光驱动微凝胶转子

目前对微生物通过体型形变实现运动的理解，以及对微尺度流体流动的认识，为软体微机器人的仿生与设计提供了大量范例。本工作提出了一种能够通过非互易卷曲形变实现旋转的二维螺旋结构。该微游体的本体是由热响应水凝胶双层膜与嵌入的等离激元金纳米棒组成的带状结构。该系统可在非平衡条件下实现快速的局域光热加热以及水凝胶双层膜的非互易弯曲形变。我们表明，由于刚度低且该刚度可由水凝胶溶胀程度和温度调节，该螺旋可充当能够发生大形变的弹簧。将带状结构系留于自由旋转的微球上，可通过频闪照射实现螺旋的旋转运动。利用斯托克斯流动的阻力理论估算了该转子的效率。本研究展示了通过螺旋形状变化实现的微观运动，并可能在微流控或软体微机器人领域得到应用。