Light-stimulated actuators based on nickel hydroxide-oxyhydroxide

氢氧化物 材料科学 执行机构 解吸 强度(物理) 光强度 化学工程 光电子学 冶金 化学 光学 计算机科学 吸附 工程类 物理 人工智能 有机化学
作者
Kin Wa Kwan,S. J. Li,Nga-yu Hau,Wen‐Di Li,Shien‐Ping Feng,A.H.W. Ngan
出处
期刊:Science robotics [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:3 (18) 被引量:88
标识
DOI:10.1126/scirobotics.aat4051
摘要

Light-induced actuators that are self-contained and compact can be used as artificial muscles for microrobotics because their actuation can be induced wirelessly, which reduces the complexity of the device or system. Here, we report a material system, nickel hydroxide-oxyhydroxide, that could actuate because of a volume change stimulated by illumination of visible light of low intensities. The actuating material here exhibited a turbostratic crystal structure capable of intercalating water, and we show that the intercalated water can be rapidly and reversibly desorbed into the environment under visible light of low intensities, resulting in fast actuation driven wirelessly by light. By electroplating the actuating material on passive substrates, we have fabricated film actuators capable of undergoing reversible bending and curling with an intrinsic actuating stress of 5 to 65 megapascals at response rates in the order of tens to hundreds of degrees per second depending on the light intensity, which are comparable to mammalian skeletal muscles. By intentionally electroplating the nickel hydroxide-oxyhydroxide on selected areas of the substrate, a hinged actuator that can lift objects ~100 times the weight of the actuating material is achieved. Other demonstrations show the potential uses in robotic devices, including sunlight-induced actuation, a biomimicked "sensitive plant" with rapid leaf movement, and a light-powered walking bot.
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