Bioinspired Jumping Soft Actuators of the Liquid Crystal Elastomer Enabled by Photo-Mechanical Coupling

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作者
Bing Lei,Zhiyuan Wen,Huakun Wang,Jing Gao,Lujian Chen
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (1): 1596-1604 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acsami.3c16530
摘要

Jumping, a fundamental survival behavior observed in organisms, serves as a vital mechanism for adapting to the surrounding environment and overcoming significant obstacles within a given terrain. Here, we present a light-controlled soft jumping actuator inspired by asphondylia, which employs a closed-loop structure and utilizes a liquid crystal elastomer (LCE). Photo-mechanical coupling highlights the significant influence of the light source on the actuator's jumping behavior. Manipulating the light intensity, the relative position of stimulus and light lock, and the concentration of disperse red 1 (DR1) allows precise control over both the maximum take-off velocity and jump height. Furthermore, tailoring the size of the LCE actuator offers a means of regulating jumping behavior. Upon exposure to 460 nm LED irradiation, our actuator achieves remarkable performance, with a maximum jumping height of 10 body length (BL) and take-off velocity of 62 BL/s. These actuators accumulate and rapidly release energy, enabling the effective transportation of microcargos across substantial distances. Our research yields valuable insights into the realm of soft robotics, underscoring the pivotal importance of photo-mechanical coupling in the field of soft robotics, thereby serving as a catalyst for inspiring continued exploration of agile and capable systems by prestoring elastic energy.
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