热设计网

用于高效热管理的多刺激响应致动器

热设计
来源:Cell Reports Physical Science

原文:https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2023.101588

01 背景介绍


大自然赋予了自然生物体对外部刺激(例如,环境湿度、温度、自然阳光等)作出反应的卓越能力,受这些生物体的启发,能够响应外部环境刺激并进行能量转化输出的材料受到了广泛关注,如人造肌肉、仿生软体机器人,纳米发电机、热管理装置等。近年来,一些前沿研究报道了将自适应运动与柔性执行器内置反馈回路相结合的高性能、多功能、智能、软执行器系统。尽管这些研究已经实现了与单独热管理相关的智能系统设计,但复杂的制造工艺仍存在问题。此外,有大约一半的能耗用于热管理,包括加热和冷却。为了应对这一挑战,人们提出了许多有前景的技术。但这些方法大多是静态的、功能单一的,只能在特定条件和气候区域内起作用的。因此,将柔性执行器的内置反馈回路与建筑热管理相结合有望提供一种动态的多功能方法。


1.jpg

02 成果掠影


2.png

近期,中国科学技术大学刘建伟教授团队通过将具有高光热效应的碳纳米管、具有水触发膨胀的细菌纤维素和具有高热膨胀系数的聚乙烯相结合,提出了一种对自然阳光、低电压、温度、湿度和环境具有宏观和快速响应的双层致动器。基于此,该团队制备了一种被动响应光线变化的智能窗帘,可将室温降低10.9°C,以减少建筑热管理的巨大能耗。此外,还设计了根据环境湿度切换的多刺激响应窗帘。这种软执行器还可以实现跳跃、爬行等复杂的仿生运动。研究成果以“A multi-stimuli-responsive actuator for efficient thermal management and various biomimetic locomotion”为题发表于《Cell Reports Physical Science》。


03 图文导读

3.png
图1 BCP致动器的制备、组成和结构

4.png
图2 BCP执行器的多刺激响应

5.png
图3 自适应智能窗帘的BCP执行器及其热管理性能
6.png
图4 BCP执行器的一系列仿生运动

标签: 热管理 点击: 评论:

留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码: