技术核心与创新 - 美国佐治亚理工学院研究人员开发出仿生软镜片光响应水凝胶软透镜PHySL 能够像人眼一样根据环境光照强度自动调节焦距 [1] - PHySL由嵌入吸光氧化石墨烯的水凝胶构成 中心设有微型透镜 光线照射时氧化石墨烯吸收光能产生热量导致水凝胶收缩 从而拉伸中央透镜改变曲率 实现瞳孔扩大和焦距延长 光照减弱时凝胶冷却恢复原状 透镜回缩至初始形态 [1] - 该设计克服了传统仿生光学系统依赖电子元件或刚性电机的局限 实现了无需外部电源或机械驱动装置的真正意义上的自主调节 [1] 应用与性能验证 - 研究人员将PHySL集成到常规明场显微镜中对多种生物样本进行高分辨率成像 清晰捕捉到蚂蚁腿部的细毛 花粉颗粒表面的裂片结构 蜱虫腿上的爪状结构以及真菌样本中单根纤维间的微小间隙 所获图像质量与使用标准显微物镜拍摄的结果相当 [1] - 实验表明PHySL可在自然光照条件下自动调整焦点 适用于多层样品的动态成像 当被整合进光纤成像系统时 该透镜能在照明变化的情况下持续保持对目标的清晰聚焦 [2] 行业背景与材料科学 - 这一创新是光驱动软体材料领域的最新成果 该类材料能将光能直接转化为机械形变 其中水凝胶 液晶弹性体和碳基复合材料是研究热点 可用于构建微型机器人和人工肌肉 [2] - 氧化石墨烯因其宽光谱吸收能力和高效的光热转换性能 常被作为光热引擎嵌入聚合物或水凝胶中 实现远程 非接触式的精准驱动 PHySL巧妙结合了氧化石墨烯的光热效应与水凝胶的热响应特性 [2] - 该成果展示了光驱动软体材料在构建自适应视觉系统 自主运行的软体机器人 智能医疗设备及下一代可穿戴技术方面的广阔前景 [1]