晒晒太阳就能振动，光照不停、振动不止。日前，南开大学教授刘遵峰、陈永胜联合中国药科大学副教授周湘团队，共同设计出一种基于多孔柔性聚丙烯/炭黑薄膜的自振荡人工肌肉驱动器，开发出“太阳能人工肌肉发动机”，为人类高效利用太阳能开辟了一条新路径。相关论文近日发表于《自然-通讯》。
驱动器是一种在外界环境刺激下产生机械变形，并将光能、热能、化学能等各种环境能量转换为机械能，从而产生驱动力的硬件，也是微机电系统、光发动机等应用场景中不可或缺的核心部件。研发一种自发且持续实现能量转化的软体驱动器是该领域的关键难点之一。
研究人员发现，聚合物薄膜中的溶剂蒸发会导致体积收缩且光照射薄膜一侧会加速薄膜内部溶剂蒸发，导致各向异性体积收缩，从而产生向光弯曲。“实验证明，在薄膜中引入多孔结构可以有效促进溶剂分子的质量传递，从而导致薄膜材料具有更快的弯曲速度和更大的弯曲幅度。因此，我们认为，基于多孔薄膜的光诱导溶剂蒸发可能是实现自振荡驱动的良好候选者。”刘遵峰说。
据介绍，新研发的基于太阳光的自振荡驱动薄膜，主要通过光热衍生的溶剂蒸发引起的聚丙烯/炭黑聚合物薄膜两侧的交替体积减小实现振动。聚合物薄膜中的各向异性溶剂蒸发和快速梯度扩散在发散光的照射下维持振荡弯曲驱动。
该工作首次实现了在包括太阳光、红外光和模拟太阳光等发散光下的自振荡驱动，也实现了在不同发散光照射角度下的自振荡运动。这种光响应自振荡驱动器具有优异的振荡做功性能、出色的负载能力和较高的能量转换效率(0.9%)，并在溶剂不断供应的情况下保持持续振荡运动，不会停止。(记者陈彬 通讯员吴军辉)
