Bioinspired Phototropic MXene‐Reinforced Soft Tubular Actuators for Omnidirectional Light‐Tracking and Adaptive Photovoltaics

材料科学 软机器人 向光性 执行机构 神经形态工程学 电活性聚合物 变形 智能材料 纳米技术 光电子学 计算机科学 人工智能 人工神经网络 蓝光
作者
Mengyuan Yang,Yiyi Xu,Xuan Zhang,Hari Krishna Bisoyi,Pan Xue,Jiajia Yang,Xiao Yang,Cristian Valenzuela,Yuanhao Chen,Ling Wang,Wei Feng,Quan Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (26) 被引量:218
标识
DOI:10.1002/adfm.202201884
摘要

Abstract Endowing artificial advanced materials and systems with biomimetic self‐regulatory intelligence is of paramount significance for the development of somatosensory soft robotics and adaptive optoelectronics. Herein, a bioinspired phototropic MXene‐reinforced soft tubular actuator is reported that exhibits omnidirectional self‐orienting ability and is capable of quickly sensing, continuously tracking, and adaptively interacting with incident light in all zenithal and azimuthal angles of 3D space. The novelty of the soft tubular actuator lies in three aspects: 1) the new polymerizable MXene nanomonomer shows high compatibility with liquid crystal elastomer (LCE) matrices and can be in situ photopolymerized into the polymer networks, thus enhancing the mechanical and photoactuation properties; 2) the distinct hollow and radially symmetrical structure facilitates the actuator with fast photoresponsiveness and phototropic performance through retarding the heat conduction along the radial direction; 3) the MXene‐LCE soft tubular actuator simultaneously integrates sensing, actuation, and built‐in feedback loop, thus leading to a high light‐tracking accuracy and adaptive phototropism like a hollow stem of plants in nature. As a proof‐of‐concept demonstration, an adaptive photovoltaic system with solar energy harvesting maximization is illustrated. This work can provide insights into the development of artificial intelligent materials toward adaptive optoelectronics, intelligent soft robotics, and beyond.
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