研究目的
介绍一种简单的两阶段方法，用于合成和编程光机械弹性体（PME），以实现软体机器人中光驱动的类人工肌肉驱动，并具有自主自愈特性。
研究成果
开发了一种具有自修复性能的热塑性聚氨酯基PME的简易合成与加工方法，可实现"剪切粘贴"式组装成光机械软体机器。该PME展现出与传统含偶氮苯液晶弹性体相当的可调机械及光响应特性，可作为光驱动软体机器人的原型，但实际应用还需进一步提升力与形变性能。
研究不足
所产生的机械应力、弯曲与回缩所需时间以及能量转换效率均不及最先进的气动执行器。若要实现复杂的三维图案化并提升性能，则需改进工艺，这可能涉及增材制造及有限元分析等计算工具的应用。
1：实验设计与方法选择：
采用两步法逐步增长聚合反应合成PME共聚物，涉及甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）、聚丙二醇（PPG）、4,4'-亚甲基二苯胺（MDA）和4,4'-二氨基偶氮苯（DAB）的反应。通过300%应变和60°C条件下的单轴拉伸进行机械取向，诱导各向异性形变。
2：样品选择与数据来源：
合成了三种PPG:MDA:DAB摩尔比（6:0:
3：
1:
4：
2:2）的共聚物并进行对比。
5：实验设备与材料清单：
设备包括凝胶渗透色谱仪（GPC；Waters：DMF，410）、热重分析仪（TGA；TA Instruments，Q500）、差示扫描量热仪（DSC；TA Instruments，Q1000）、紫外-可见分光光度计（UV-vis；Agilent，Cary 5000）、单轴拉伸试验机（ZwickRoell，Z100）、质子核磁共振波谱仪（1H NMR；Varian INOVA 600）和偏光显微镜（POM）。材料包括TDI、PPG（Mn=2000）、MDA、DAB和四氢呋喃（THF）。
6：0）、热重分析仪（TGA；TA Instruments，Q500）、差示扫描量热仪（DSC；TA Instruments，Q1000）、紫外-可见分光光度计（UV-vis；Agilent，Cary 5000）、单轴拉伸试验机（ZwickRoell，Z100）、质子核磁共振波谱仪（1H NMR；Varian INOVA 600）和偏光显微镜（POM）。材料包括TDI、PPG（Mn=2000）、MDA、DAB和四氢呋喃（THF）。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：合成过程包括逐步增长聚合反应，随后对薄膜进行机械取向。表征包括分子量分析、热稳定性、光学吸收、力学测试和自修复评估。在紫外和可见光照射下测试驱动性能。
7：数据分析方法：
采用GPC、TGA、DSC、UV-vis、拉伸测试和核磁共振波谱的标准技术分析数据，测定分子量、热行为、吸收光谱、应力-应变曲线和光机械响应等特性。
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获取完整内容-
Ultraviolet-Visible Spectrophotometer
Cary 5000
Agilent
Inspect absorption spectrum of PME copolymers.
-
Gel Permeation Chromatography
DMF, 410
Waters
Characterize molecular weight and polydispersity of PME copolymers.
-
Thermogravimetric Analyzer
Q500
TA Instruments
Evaluate thermal stability of PME copolymers.
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Differential Scanning Calorimeter
Q1000
TA Instruments
Measure glass transition temperature and thermal behavior of PME copolymers.
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Uniaxial Tensile Tester
Z100
ZwickRoell
Study mechanical behavior and photomechanical deformations of PME films.
-
Proton NMR Spectrometer
INOVA 600
Varian
Confirm copolymer synthesis and structure using 1H NMR spectroscopy.
-
Polarized Optical Microscope
Examine anisotropic ordering in PME films.
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