الهلام غير المقيد الزاحف في اتجاه واحد المدفوع بعدم التماثل في قوى الاتصال

توفر الهلامات القابلة للعكس المعتمدة على الاستجابة الحرارية، التي تنتفخ وتقلص (تنكمش) في نطاق درجات حرارة 30° إلى 60°م، فئة جذابة من المواد لتشغيل الروبوتات اللينة غير المقيدة في الظروف الفسيولوجية والبيئية البشرية. لقد تم إثبات الزحف سابقًا باستخدام الهلامات المعتمدة على الاستجابة الحرارية، ولكنها كانت تتطلب هلامات نمطية أو مقيدة أو ركيزات لكسر التماثل من أجل الحركة في اتجاه واحد. هنا، نوضح آلية الحركة لجلات الزحف في اتجاه واحد المدفوعة بعدم التماثلات العفوية في قوى الاتصال أثناء الانتفاخ والانكماش لطبقات نشطة من الهلام الحراري المعتمد على بوليمر N-isopropylacrylamide (pNIPAM) وطبقات بوليمر الأكريلاميد السلبية (pAAM) مع روابط معلقة. تُظهر دراسات التفعيل الحركة غير الاتجاهية المتسقة لهذه الزواحف الهلامية عبر دورات حرارية متعددة على ركائز مسطحة وغير نمطية. نشرح الآلية باستخدام محاكاة العناصر المحدودة ومن خلال تغيير المعلمات التجريبية مثل صلابة الروابط وعدد مقاطع الطبقات. نشرح معايير التصميم ونحقق في التجارب باستخدام تحليل الصور ونماذج العناصر المحدودة. نتوقع أن هذه الآلية قد تُطبق على محركات الحركة التي تغير شكلها الأخرى.