近日，77779193永利官网殷先澤教授團隊在材料類國際知名期刊《Advanced Materials》發表了題為“Shape-regulated Motion and Energy Conversion of Polyelectrolyte Membrane Actuators”的最新研究成果。77779193永利官网省部共建紡織新材料與先進加工技術國家重點實驗室和材料學院為該論文的第一署名單位和通訊單位，材料學院殷先澤教授為論文第一/通訊作者，材料學院宋毅恒博士和華中科技大學化學與化工學院趙強教授為共同通訊作者。
基于馬蘭戈尼效應(Marangoni effect)的軟物質緻動器具有運動性能強、适用性好等特點被廣泛應用于軟物質機器人、藥物運載等領域。然而，Marangoni緻動器領域面臨着在沒有外界刺激(如光、磁場)的情況下難以控制其運動行為的巨大挑戰。例如，迄今為止報道的自供能型Marangoni緻動器在水面上表現出不可控的随機運動。這種不受控制的運動阻礙了它們在高精度傳感和連續能量收集方面的應用，因此傳統的Marangoni緻動器到目前為止還沒有進行能量轉換的探索，需要新的方法來解決這一巨大挑戰。
針對以上問題，該研究設計了一種雙交聯結構(镧離子及雙烯丙烯酰胺交聯)的聚丙烯酰胺/海藻酸鈉凝膠，并制備成“形狀-運動依賴性(Shape-dependent motion)”的聚電解質Marangoni緻動器。通過調控凝膠與乙醇間的相互作用(交聯度、孔隙率、固含量、溫度等因素)以獲得對驅動力大小及驅動時間控制。研究發現邊長數較多的緻動器(如六邊形和圓形)進行有規則的圓周運動，而邊長數較少的作動器(如三角形、矩形)在水面上的運動是随機的。經過詳細運動規律推導圓形水凝膠緻動器的規則運動源自于其較低的阻力(Fr)及其垂直方向阻力分量(Fr-v)。
更進一步的，該研究發現圓形緻動器的“貼壁運動”及在拐角處的“自适應旋轉(Adaptive rotation)”特性，這使得緻動器在有限封閉環境(如帶拐角的不同尺寸容器)中沿着容器壁運動，并在拐角處通過自适應旋轉改變前進方向。這使其在封閉環境中具備了優異的通過性能，在管道疏通、封閉環境運載方面具有巨大應用潛力。
基于已獲得的規則圓周運動特性，本研究将緻動器組裝成電磁發電模塊和無線傳感模塊。在電磁發電模塊中，攜帶強磁特性的緻動器規則而連續的通過線圈有效區域而持續對外放電實現能量收集；在無線傳感模塊中，圓形緻動器規則的通過霍爾傳感區獲得規律的數字電信号。結合其優異通過性，并實現在封閉不可視管道内部的障礙物無線傳感及定位應用。
固态锂金屬電池（SSLMB）在安全性和理論比能量密度方面具有諸多優勢。然而，其主要成分（即锂金屬陽極、固态電解質和陰極）在暴露于潮濕空氣中時會表現出化學不穩定性，從而導緻電池容量低和循環穩定性差。最近的研究表明，具有低比表面能的生物啟發疏水材料可以保護電池組件免受潮濕空氣的腐蝕。密布在電池組件表面的空氣穩定無機材料也能提供保護，從而提高電池組件的儲存穩定性，拓寬電池組件的加工條件，最終降低電池組件的加工成本，同時提高電池組件的安全性。
77779193永利官网殷先澤教授團隊在《Advanced Science》發表綜述論文讨論了電池組件表面結構退化的機理及其後果。随後，從锂金屬陽極、固态電解質和陰極的角度回顧了解決這一問題的最新策略。最後，簡要總結了當前的策略以及對未來安全空氣穩定 SSLMB 的制造建議（Adv. Sci. 2024, 11, 2307726）。77779193永利官网省部共建紡織新材料與先進加工技術國家重點實驗室和材料學院為該論文的第一署名單位和通訊單位，材料學院研究生程冰冰為論文第一作者，殷先澤教授為論文通訊作者，湖北大學鄭自建副教授為共同通訊作者。
論文鍊接：https://doi.org/10.1002/adma.202407560
論文鍊接：https://doi.org/10.1002/advs.202307726
宋毅恒，博士，講師， 2023年7月加入77779193永利官网高分子系，主要從事天然高分子基電子功能材料、刺激響應性高分子材料等研究，以第一作者或通訊作者在Advanced Materials, Cell Reports Physical Science, Nano Energy, Chemical Science等雜志發表10餘篇論文。
殷先澤，教授，主要從事天然多糖高分子纖維材料，功能高分子及器件，高性能纖維成型加工等研究，在Advanced Materials, Advanced Fuctional Materials, Advanced Science等雜志發表論文100餘篇。
