Bioinspired light-fueled water-walking soft robots based on liquid crystal network actuators with polymerizable miniaturized gold nanorods

材料科学 纳米技术 软机器人 弯曲 执行机构 机器人 计算机科学 人工智能 复合材料
作者
Xiao Yang,Yuanhao Chen,Xuan Zhang,Pan Xue,Pengfei Lv,Jiajia Yang,Ling Wang,Wei Feng
出处
期刊:Nano Today [Elsevier]
卷期号:43: 101419-101419 被引量:136
标识
DOI:10.1016/j.nantod.2022.101419
摘要

Walking on water is a unique locomotion mode found in aquatic living creatures. However, it remains challenging to create light-driven aquatic soft robots that can walk freely on water surface. Herein, water strider-inspired water-walking soft robots that can be remotely controlled by light are demonstrated through combining superhydrophobic floating surface with hierarchical nanostructures and light-driven soft-actuation legs that are fabricated through in situ embedding of judiciously designed polymerizable miniaturized gold nanorods (MiniGNR nanomonomer) in liquid crystal network (LCN)-based soft actuators. The MiniGNRs-LCN soft actuators act as driving paddles to enable propulsive motion on the water surface, and the superhydrophobic surface facilitates the aquatic soft robots with weight-bearing and drag-reducing ability. Upon cyclic exposure to near-infrared light, the LCN-based actuation leg quickly exhibits a photoinduced shape-bending deformation, enabling the one-legged soft robot to walk on water surface unidirectionally through horizontal momentum transfer of photoinduced actuation force to the water. Taking advantage of tailorable photoresponsiveness of MiniGNR nanomonomer, a tri-legged water-walking soft robot that can execute visible/infrared wavelength-dependent multi-directional motions is further demonstrated for cargo transportation. This research may provide a new toolbox for the development of untethered soft robots with sophisticated spatiotemporal actuation toward aquatic complex environments.
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