Используя УФ-свет, они намеревались согнуть определенный тип кристаллов 2,4-динитроанизола, выбранный из-за их большого коэффициента теплового расширения. Выбранная длина волны УФ-излучения соответствует пику поглощения в материале, что приводит к нагреву.
Тщательное наблюдение выявило сложное движение при внезапном включении (или выключении) УФ, которое оказалось экспоненциальным подъемом (или падением) до изгиба 1,2° в течение 100 мс и, наложенным на это, механическим звоном ~±0,05° при механическая резонансная частота кристалла 390 Гц.
«По счастливой случайности мы обнаружили быструю и слабую естественную вибрацию, вызванную фототермическим эффектом», — сказал ученый из Васэда Хидэко Косима. «Кроме того, мы добились высокой скорости и большого изгиба за счет фототермического резонанса естественной вибрации».
Затем команда использовала это открытие быстрого подергивания, чтобы получить больше движения, пульсируя ультрафиолетом на резонансной частоте. изображение слевакристалл длиной 6 мм и толщиной 0,15 мм с расширенной стимуляцией 390 Гц.
Подробное математическое моделирование показало, что это чисто тепловой эффект, который широко применим к другим материалам и что он эффективно преобразует оптическую энергию в механическую.
«Наши результаты показывают, что любой светопоглощающий кристалл может демонстрировать высокоскоростное универсальное срабатывание за счет резонирующих естественных колебаний», — сказал Косима. «Это может открыть двери для применения фототермических кристаллов, что в конечном итоге приведет к созданию реальных мягких роботов с возможностью высокоскоростного срабатывания».
Как миниатюрный движущийся «робот» может приводиться в движение такими кристалламипо данным Университета Васэда, который работал над этим проектом с Токийским технологическим институтом.
Работа описана в 'Фототермически индуцированная естественная вибрация для универсального и высокоскоростного срабатывания кристаллов', опубликованном в Nature Communications.
Полный текст статьи доступен для бесплатного чтения, и его стоит посмотреть хотя бы для того, чтобы увидеть, насколько точно математические расчеты соответствуют измерениям.
Читать полную новость на сайте
