Met behulp van UV-licht wilden ze een bepaald type 2,4-dinitroanisole-kristallen buigen - gekozen vanwege hun grote thermische uitzettingscoëfficiënt. De geselecteerde UV-golflengte komt overeen met een absorptiepiek in het materiaal, wat resulteert in opwarming.
Nauwkeurige observatie onthulde een gecompliceerde beweging wanneer UV plotseling werd in- (of uitgeschakeld), wat een exponentiële stijging (of daling) bleek te zijn tot een bocht van 1.2 ° over 100 ms en, daaroverheen, een mechanisch gerinkel van ~ ± 0.05 ° bij de 390Hz mechanische resonantiefrequentie van het kristal.
"We ontdekten toevallig snelle en kleine natuurlijke trillingen veroorzaakt door het fotothermische effect", zei Waseda-wetenschapper Hideko Koshima. "Bovendien bereikten we hoge snelheid en grote buiging door de natuurlijke vibratie fotothermisch te resoneren."
Het team maakte vervolgens gebruik van deze ontdekking van een snelle twitch om meer beweging te krijgen, door de UV te pulseren met de resonantiefrequentie – afbeelding links, 6 mm lang 0.15 mm dik kristal met uitgebreide 390Hz-stimulatie.
Gedetailleerde wiskundige modellering onthulde dat dit puur een thermisch effect is, en dus breed toepasbaar op andere materialen, en dat het efficiënt is in het omzetten van optische energie in mechanische energie.
"Onze bevindingen tonen aan dat elk lichtabsorberend kristal snelle, veelzijdige activering kan vertonen door middel van resonerende natuurlijke trillingen", zei Koshima. "Dit kan deuren openen voor de toepassingen van fotothermische kristallen, wat uiteindelijk zal leiden tot echte zachte robots met snelle activeringsmogelijkheden."
Het werk wordt beschreven in 'Photothermally duced natural vibration for veelzijdig en high-speed actuation of crystals', gepubliceerd in Nature Communications.
Het volledige artikel kan zonder betaling worden gelezen en is de moeite van het bekijken waard, al was het maar om te zien hoe nauwkeurig de wiskunde overeenkwam met de metingen.
Bekijk meer : IGBT-modules | LCD-schermen | Elektronische Componenten