Bio‐Inspired Stimuli‐Responsive Ti3C2Tx/PNIPAM Anisotropic Hydrogels for High‐Performance Actuators

材料科学 自愈水凝胶 执行机构 各向异性 纳米技术 生物相容性 响应时间 光电子学 复合材料 计算机科学 光学 高分子化学 物理 计算机图形学(图像) 人工智能 冶金
作者
Yan Qian,Renjie Ding,Haowen Zheng,Pengyang Li,Zonglin Liu,Zhong Chen,Jinhua Xiong,Fuhua Xue,Xu Zhao,Qingyu Peng,Xiaodong He
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (34) 被引量:44
标识
DOI:10.1002/adfm.202301982
摘要

Abstract Near‐infrared (NIR) light‐responsive hydrogels have the advantages of high precision, remote control and excellent biocompatibility, which are widely used in soft biomimetic actuators. The process by which water molecules diffuse can directly affect the deformation of hydrogel. Therefore, it remains a serious challenge to improve the response speed of hydrogel actuator. Herein, an anisotropic photo‐responsive conductive hydrogel is designed by a directional freezing method. Due to the anisotropy of the MXene‐based PNIPAM/MXene directional (PMD) hydrogel, its mechanical properties and conductivity are enhanced in a specific direction. At the same time, with the presence of the internal directional channels and the assistance of capillary force, the PMD hydrogel can achieve a volume deswelling of 70% in 2 s under light irradiation, further building a hydrogel actuator with a fast response performance. Additionally, the hydrogel actuator can lift an object 40 times its weight by a distance of 6 mm, realizing the advantages of both rapid responsiveness and high driving strength, which makes the hydrogel actuator have important application significance in remote control, microflow valve, and soft robot.
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