Repeatable Actuations of Organic Single Crystal Fibers Driven by Thermosalient‐Phase‐Transition‐Induced Buckling

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作者
Ken Takazawa,Jun‐ichi Inoue,Yoshitaka Matsushita
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (41) 被引量:4
标识
DOI:10.1002/smll.202204500
摘要

Thermosalient crystals are molecular solids that exhibit explosive motions, such as sudden breaks and jumps, due to temperature-induced structural phase transitions between two polymorphs. Therefore, the development of molecular actuators with superior speed and power by deriving mechanical work from explosive motion is a fascinating concept. However, thermosalient transitions often cause crystal disintegration, which hampers repeatable phase transitions between the polymorphs. Here, it is reported that single crystal nano/microfibers of 1, 2, 4, 5-tetrabromobenzene (TBB), whose bulk crystals exhibit thermosalient behavior at ≈40 °C, can repeatedly transform between the low and high temperature polymorphs without disintegration. The structural tolerance against phase transition is attributed to the high flexibility of the nano/microfibers. It is observed that a structure consisting of a TBB fiber with both ends pinned to the substrate repeatedly buckles and straightens when the temperature is varied between 30 and 40 °C. It is demonstrated that buckling can lead to large displacement actuation as compared to a simple length change of the fiber. Moreover, the force generated by the buckling fiber is estimated and it is found that it can generate a force large enough to flick an object ≈104 times heavier than the fiber itself into the air against gravity.

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