水凝胶是一种亲水聚合物的交联网络,它能够保留大量的水分而保持自身三维结构不溶解。自从十九世纪50年代早期维赫莱特和他的同事将水凝胶应用在生物医药领域后,水凝胶吸引了很多人的注意,在过去的几十年里,人们设计、合成出大量不同种类的水凝胶,这些材料在医学和药物试验方面有着大范围的应用。传统水凝胶具备运载、输送的功能,能够平均、不间断地释放其运载的物质。区别于自身性质不会明显改变的传统水凝胶,当外界物理或化学条件发生变化满足智能水凝胶的触发条件时,例如pH,温度,溶剂,压力,离子强度,光和特定生物分子的浓度的变化,它们可以突然膨胀,收缩,降解或发生溶胶-凝胶相变。环境触发因素可以被利用来实现特定的功能,如药物释放,蛋白质分离和肌肉活动。最近几年,利用水凝胶响应特性制作的致动器作为一种新型器件得到了广泛的关注,这种新型器件能够模仿人类功能,能够在水环境中工作,设计简单,可以在不同的领域中应用,例如生物学、医药学、微流控、机器人学。在所有种类的刺激响应致动器中,光响应致动器倍受关注。与其它种类的外界刺激相比,光可以实现更快速的开和关,具有更高的时间和空间的精确度。此外,光作为一种刺激能够实现更轻易的操作不需要复杂的导线安装和移除步骤。本文设计制作了一种光热响应的水凝胶致动器,这种致动器可以实现可以通过光控实现精确地抓取和逐根手指弯曲的模仿人手的操作。实验中,我们将具有热响应特质的N-异丙基丙烯酰胺活性层和不具有热响应性质的丙烯酰胺惰性层结合在一起,在交界面处形成热膨胀系数不匹配,这种内部不匹配产生的能量最后转化为致动器弯曲的动能。N-异丙基丙烯酰胺凝胶当温度高于其低临界溶解温度点32℃时,体积会产生明显的收缩。而与它化学结构相近的丙烯酰胺却没有这种独特的热收缩性质,当外界温度改变时,体积不会产生任何变化。作为一个能量转化的媒介,分散在N-异丙基丙烯酰胺中的金纳米粒子可以吸收入射的光能将其有效地转化为热能。金纳米粒子具有表面等离子体共振效应,在其导带中的6S层电子和入射光的电场发生相互作用引起电子气的整体共振。此外,这些贵金属等离子纳米粒子由于固有的带间跃迁在高能量区有一个很强的吸收。当这两种吸收同时存在时,金纳米粒子最强吸收峰相吻合的波长的光照射样品,可以实现有效的光热转换产生热能。所制备的纳米复合材料致动器展现出灵活的,可逆的运动以及由大面积辐照或者局部照射驱动的手形弯曲。这种可编辑致动器将成为下一代“智能”软机器人的强有力的候选者。