近日,安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院李凱教授與合作者在Nature子刊《Nature Communications》上發(fā)表重要研究成果《Light-mediated communication in responsive materials ranging from individual self-oscillators to feedback-driven network》。安徽建筑大學(xué)為論文的主要完成單位之一,李凱教授為共同通訊作者。
生物系統(tǒng)依靠光、電與生化信號(hào)實(shí)現(xiàn)高效的遠(yuǎn)程協(xié)同,但人工材料體系之間的交互仍主要依賴(lài)機(jī)械接觸、流體耦合、熱梯度、化學(xué)擴(kuò)散或磁場(chǎng)等傳統(tǒng)機(jī)制,難以滿(mǎn)足遠(yuǎn)程作用、高方向性與信號(hào)高保真?zhèn)鬟f等要求。因此,如何在材料層面實(shí)現(xiàn)真正意義上的“材料間通信”仍是長(zhǎng)期懸而未解的核心挑戰(zhàn)。
該研究提出一種基于光學(xué)反饋的高度定向交互策略,構(gòu)建由遮光板與液晶彈性體軟驅(qū)動(dòng)器組成的光機(jī)械“算子”系統(tǒng),在閉合光路中實(shí)現(xiàn)自振蕩、類(lèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)及材料間的光信號(hào)傳遞。光路優(yōu)化使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程感知,在形變狀態(tài)與振蕩頻率上呈現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)控能力。該成果展示了利用光構(gòu)建響應(yīng)材料交互網(wǎng)絡(luò)的通用設(shè)計(jì)方法,為研究下一代具有環(huán)境感知、自主反饋能力的智能材料奠定了重要基礎(chǔ)。
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