Spontaneous and Continuous Actuators Driven by Fluctuations in Ambient Humidity for Energy-Harvesting Applications

执行机构 材料科学 湿度 能量收集 自激振荡 振荡(细胞信号) 机械能 电压 能量转换 声学 光电子学 电气工程 能量(信号处理) 功率(物理) 气象学 物理 工程类 热力学 生物 量子力学 遗传学
作者
Qian Wang,Zhen Wu,Jie Li,Jie Wei,Jinbao Guo,Meizhen Yin
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (34): 38972-38980 被引量:27
标识
DOI:10.1021/acsami.2c11944
摘要

Self-oscillating soft actuators that enable spontaneous and continuous motion under an external stimulus with no human intervention have attracted extensive attention due to the great value of the realization of more sustainable and low-power-consumption actuators. However, the achievement of such actuators that collect chemical energy from the fluctuations in ambient humidity is still a great challenge. Here, an actuator film based on spiropyran@agarose (SP@AG) that can spontaneously and continuously collect chemical energy from the fluctuations in ambient humidity is developed. It is noteworthy that the SP@AG film has excellent self-oscillation behavior and a high oscillation amplitude (184°) under the size (40 × 8 mm) or load of 116 mg (about 5.2 times of the film weight). Moreover, on the basis of the self-oscillating motion, an energy conversion device is constructed by integrating the soft actuator with a piezoelectric PVDF film, which can spontaneously and continuously generate an output voltage of about 30 mV. Finally, a proof of concept for an "intelligent light-controllable window" that can open under humidity stimulus and change color under light is proposed herein. Overall, the self-oscillating actuator driven by fluctuations in ambient humidity shows immense potential in response to the atmospheric humidity of day-night rhythm and humid-energy-harvesting devices.

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