想象一下，一个人在地面上引导一架机载无人机，利用激光束的能量，消除了携带笨重的机载电池的需要。
这是一组来自海沃德研究小组的科罗拉多大学博尔德分校的科学家的愿景。
在一项新的研究中，化学和生物工程系的研究人员开发了一种新型的弹性光电材料，可以将光能转化为机械能，而不需要热量或电力，为节能、无线和远程控制系统提供了创新的可能性。它的广泛潜力跨越了不同的行业，包括机器人、航空航天和生物医学设备。
瑞安·海沃德教授说:“可以说，我们省去了中间环节，把光能直接转化为机械变形。”
海沃德和他的团队在7月27日发表在《自然材料》杂志上的一篇报告中描述了这种新材料。
这种材料是由微小的有机晶体组成的，当暴露在光线下时，这些晶体会开始弯曲和举起物体。研究表明，这些光电材料为有线致动器提供了一个很有前途的替代品，具有无线控制或驱动机器人或车辆的潜力。此外，提高光到功的直接转换效率，有可能避免繁琐的热管理系统和沉重的电子元件。
这项研究与之前的尝试形成了对比，之前的尝试涉及到精细的结晶固体，通过光化学反应改变形状，但暴露在光线下经常破裂，很难加工成有用的驱动器。
“令人兴奋的是，这些新的执行器比我们以前的要好得多。它们反应迅速，持续时间长，可以举起重物。”
海沃德实验室的创新方法是在一种聚合物材料中使用微小的有机晶体阵列，这种材料由于其小孔而类似于海绵。当晶体在聚合物微米大小的孔隙中生长时，它们在光照下的耐久性和能量产量显著提高。它们的灵活性和易于成型使它们具有广泛的用途。
晶体的方向允许它们在暴露在光线下时执行任务，例如弯曲或抬起物体。当材料随着负载的变化而改变形状时，它就像电机或执行器一样运行，并移动负载。晶体可以移动比自己大得多的物体。例如，如上图所示，0.02毫克的晶体条成功地举起了一个20毫克的尼龙球，举起了自身质量的1万倍。
科罗拉多大学博尔德分校的研究人员还包括主要作者徐文文，海沃德小组的前博士后研究员，(现就职于四川大学匹兹堡研究所)和海沃德的研究生周汉涛(现就职于西部数据)。这项工作还包括加州大学河滨分校和斯坦福大学的合作者。
展望未来，该团队的目标是提高对材料运动的控制。目前，材料只能通过弯曲和不弯曲的方式从平面状态变为弯曲状态。他们的目标还在于提高效率，将输出的机械能与输入的光能相比最大化。
“在这些材料能够真正与现有的执行器竞争之前，我们还有很长的路要走，特别是在效率方面，”海沃德说。“但这项研究是朝着正确方向迈出的重要一步，为我们在未来几年如何实现这一目标提供了路线图。”
