科學(xué)家研制出會“跳舞”的薄膜，能將微小能量轉(zhuǎn)化為可利用能量！

能源短缺一直是各個國家都十分關(guān)注的話題，一個國家經(jīng)濟發(fā)展的水平總是和其能源狀況息息相關(guān)。解決能源短缺有兩個途徑，一是發(fā)展新能源的應(yīng)用，二是增大已開發(fā)能源的使用效率。隨著時代的發(fā)展，開發(fā)新能源的思路也不僅僅局限在開發(fā)日常中可見能源，而是將我們?nèi)粘Ｉ钪幸恍┪⑿∧芰哭D(zhuǎn)化為可利用能量，比如說一些可穿戴設(shè)備可以將人運動時產(chǎn)生的震動轉(zhuǎn)化為電能。

日前，RIKEN 應(yīng)急物質(zhì)科學(xué)中心、東京大學(xué)的Takuzo Aida教授和RIKEN 應(yīng)急物質(zhì)科學(xué)中心的Daigo Miyajima教授等人設(shè)計了一種可以根據(jù)空氣濕度或是光照情況變化自啟動的致動器，當(dāng)外界濕度變化或者光照情況改變時，這種具有碳氮共軛結(jié)構(gòu)的薄膜就會隨之變化形態(tài)，好似一位熱愛舞蹈的舞者。這種薄膜的響應(yīng)速度非常迅速并且其彎折角在彎折10000次后仍不衰減。此種設(shè)計有望在一系列領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

該材料由碳氮化合物構(gòu)成，其合成過程如下圖所示，通過在玻璃基底上以沉積的方法得到碳氮化合物，然后通過在熱水中浸泡的方式得到薄膜。

在溫度一定的情況下（27℃），薄膜隨著環(huán)境濕度的減小彎折角度增大（下圖a）；對比薄膜在20℃以及40℃下形態(tài)變化還可以發(fā)現(xiàn)，高溫下由于氫鍵被破壞，薄膜易于變形（下圖b）。

當(dāng)在紫外光照射時，由于光引發(fā)化合物薄膜中鍵的變化，薄膜形態(tài)改變（下圖a）；而在經(jīng)過10000次的彎折后，薄膜的彎折角度大小基本無衰減（下圖b）；且在有/無紫外光條件下，薄膜形態(tài)可以快速恢復(fù)（下圖c）。

研究還發(fā)現(xiàn)，薄膜在一定濕度條件下存在自致動機制。

此類碳氮共軛聚合物結(jié)構(gòu)在不同濕度以及光照情況下可快速變化從而對外界刺激產(chǎn)生響應(yīng)，此類材料的優(yōu)點在于其致動的能量很小，在未來，此類自致動器將越來越向低能量啟動方向發(fā)展。

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