被阳光塑造

安装在光驱动材料上的太阳能电池可以在没有电线、齿轮或马达的情况下移动和跟踪光源。图片来源:塔夫茨大学Fio Omenetto

一组美国工程师开发了一种材料，它可以在没有电线或能源的情况下进行精确运动，形成复杂的三维形状，而是对光做出反应。

研究人员表示，这种物质可以用于开发智能光驱动系统，比如太阳能电池，可以在一天中跟随太阳移动，或者柔软的机器人它们随光信号移动。

这种材料是由两层组成的薄膜。第一层是融合了金纳米颗粒的丝素，这使晶体以一种有趣的方式弯曲和反射光线——类似于来自蛋白石、蝴蝶翅膀和一些羽毛的彩虹闪烁。这种物质遇热收缩，遇冷膨胀。

第二层是一种叫做聚二甲基硅氧烷的聚合物，它在受热时会膨胀。当光线照射到物质上时，上层收缩，下层膨胀，导致物质弯曲。在生产过程中照射不同波长的光可以使材料“编程”以特定的方式做出反应。不同角度的不同光线可以使材料形成3D形状

发表于自然通讯描述了材料。

“通过我们的方法，我们可以在多个尺度上设计这些蛋白石状薄膜，以设计它们吸收和反射光线的方式，”该研究的作者、塔夫茨大学工程学教授菲奥伦佐·奥门内托(Fiorenzo Omenetto)说。

“当光线移动，吸收的能量数量发生变化时，材料的折叠和移动会随着它与光线的相对位置而发生变化。”

而其它感光材料虽然已经被创造出来，但它们需要相当复杂的化学反应来制造，而且也相对消耗能源。这种方法的优点是，创建和调整特定波长的光相对简单。

本文展示了作者开发的“光子向日葵”:结合薄膜的太阳能电池。移动的薄膜使阳光以恒定的角度射入，使太阳能电池的效率最大化。

“我们能够实现对光能转换的精细控制，并产生这些材料的‘宏观运动’，而不需要任何电力或电线，”Omenetto说。