Sensitive Humidity-Driven Reversible and Bidirectional Bending of Nanocellulose Thin Films as Bio-Inspired Actuation

Advanced Materials Interfaces

Volumn 2, Issue 7, 2015, Pages

  Wang, Miao ^a   Tian, Xuelin ^a   Ras, Robin H A ^a   Ikkala, Olli ^a  

^a AALTO UNIVERSITY   (Finland)

Author keywords

actuation; biomimetics; cellulose nanofibers; humidity; swelling and deswelling

Indexed keywords

ATMOSPHERIC HUMIDITY; BIOMIMETICS; CELLULOSE; CELLULOSE FILMS; HUMIDITY CONTROL; NANOCELLULOSE; NANOFIBERS;

ACTIVE MATERIAL; ACTUATION; ASYMMETRIC EXPOSURES; BENDING CURVATURE; DESWELLING; FIBRILLAR STRUCTURES; HUMIDITY EXPOSURES; NANOFIBRILLATED CELLULOSE;

THIN FILMS;

EID: 84938614153     PISSN: None     EISSN: 21967350     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/admi.201500080     Document Type: Article

References (65)

1. a) P. Fratzl, R. Weinkamer, Prog. Mater. Sci. 2007, 52, 1263
2. b) B. Bhushan, Philos. Trans. R. Soc., A 2009, 367, 1445
3. c) U. G. K. Wegst, H. Bai, E. Saiz, A. P. Tomsia, R. O. Ritchie, Nat. Mater. 2015, 14, 23.
4. a) M. A. Meyers, P.-Y. Chen, A. Y.-M. Lin, Y. Seki, Prog. Mater. Sci. 2008, 53, 1
5. b) Z. Tang, N. A. Kotov, S. Magonov, B. Ozturk, Nat. Mater. 2003, 2, 413
6. c) E. Munch, M. E. Launey, D. H. Alsem, E. Saiz, A. P. Tomsia, R. O. Ritchie, Science 2008, 322, 1516
7. d) L. J. Bonderer, A. R. Studart, L. J. Gauckler, Science 2008, 319, 1069
8. e) A. Walther, I. Bjurhager, J.-M. Malho, J. Ruokolainen, J. Pere, L. Berglund, O. Ikkala, Nano Lett. 2010, 10, 2742.
9. a) H. Ghiradella, Appl. Opt. 1991, 30, 3492
10. b) P. Vukusic, J. R. Sambles, Nature 2003, 424, 852
11. c) A. C. Edrington, A. M. Urbas, P. DeRege, C. X. Chen, T. M. Swager, N. Hadjichristidis, M. Xenidou, L. J. Fetters, J. D. Joannopoulos, Y. Fink, E. L. Thomas, Adv. Mater. 2002, 14, 1853
12. d) S. Valkama, H. Kosonen, J. Ruokolainen, T. Haatainen, M. Torkkeli, R. Serimaa, G. ten Brinke, O. Ikkala, Nat. Mater. 2004, 3, 872
13. e) J. J. Walish, Y. Kang, R. A. Mickiewicz, E. L. Thomas, Adv. Mater. 2009, 21, 3078
14. f) K. E. Shopsowitz, H. Qi, W. Y. Hamad, M. J. MacLachlan, Nature 2010, 468, 422
15. g) M. Kreysing, R. Pusch, D. Haverkate, M. Landsberger, J. Engelmann, J. Ruiter, C. Mora-Ferrer, E. Ulbricht, J. Grosche, K. Franze, S. Streif, S. Schumacher, F. Makarov, J. Kacza, J. Guck, H. Wolburg, J. K. Bowmaker, G. von der Emde, S. Schuster, H. J. Wagner, A. Reichenbach, M. Francke, Science 2012, 336, 1700
16. h) I. B. Burgess, J. Aizenberg, M. Lončar, Bioinspir. Biomim. 2013, 8, 045004.
17. a) K. Koch, B. Bhushan, W. Barthlott, Prog. Mater. Sci. 2009, 54, 137
18. b) D. Quéré, Annu. Rev. Mater. Res. 2008, 38, 71
19. c) T. S. Wong, S. H. Kang, S. K. Y. Tang, E. J. Smythe, B. D. Hatton, A. Grinthal, J. Aizenberg, Nature 2011, 477, 443
20. d) T. Verho, L. Sainiemi, V. Jokinen, J. T. Korhonen, C. Bower, K. Franze, S. Franssila, P. Andrew, O. Ikkala, R. H. A. Ras, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 10210
21. e) Y. Tian, B. Su, L. Jiang, Adv. Mater. 2014, 26, 6872.
22. a) J. Bath, A. J. Turberfield, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 275
23. b) M. Hagiya, A. Konagaya, S. Kobayashi, H. Saito, S. Murata, Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1681.
24. a) R. Dreyfus, J. Baudry, M. L. Roper, M. Fermigier, H. A. Stone, J. Bibette, Nature 2005, 437, 862
25. b) J. X. Zhang, B. Xiang, Q. He, J. Seidel, R. J. Zeches, P. Yu, S. Y. Yang, C. H. Wang, Y. H. Chu, L. W. Martin, A. M. Minor, R. Ramesh, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 97
26. c) R. Shankar, T. K. Ghosh, R. J. Spontak, Adv. Mater. 2007, 19, 2218.
27. a) S. J. Kim, G. M. Spinks, S. Prosser, P. G. Whitten, G. G. Wallace, S. I. Kim, Nat. Mater. 2006, 5, 48
28. b) N. N. Zhang, R. Q. Li, L. Zhang, H. B. Chen, W. C. Wang, Y. Liu, T. Wu, X. D. Wang, W. Wang, Y. Li, Y. Zhao, J. P. Gao, Soft Matter 2011, 7, 7231
29. c) S. Naficy, G. M. Spinks, G. G. Wallace, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 4109.
30. a) C. M. Andres, J. Zhu, T. Shyu, C. Flynn, N. A. Kotov, Langmuir 2014, 30, 5378
31. b) M. E. Harmon, M. Tang, C. W. Frank, Polymer 2003, 44, 4547
32. c) S. Zakharchenko, N. Puretskiy, G. Stoychev, M. Stamm, L. Ionov, Soft Matter 2010, 6, 2633.
33. a) Y. L. Yu, M. Nakano, T. Ikeda, Nature 2003, 425, 145
34. b) S. Kobatake, S. Takami, H. Muto, T. Ishikawa, M. Irie, Nature 2007, 446, 778
35. c) Y. Takashima, S. Hatanaka, M. Otsubo, M. Nakahata, T. Kakuta, A. Hashidzume, H. Yamaguchi, A. Harada, Nat. Commun. 2012, 3, 1270
36. d) R. R. Kohlmeyer, J. Chen, Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 9234.
37. a) S. Park, J. An, J. W. Suk, R. S. Ruoff, Small 2010, 6, 210
38. b) Y. Ma, Y. Zhang, B. Wu, W. Sun, Z. Li, J. Sun, Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 6254
39. c) R. M. Erb, J. S. Sander, R. Grisch, A. R. Studart, Nat. Commun. 2013, 4, 1712
40. d) M. Ma, L. Guo, D. G. Anderson, R. Langer, Science 2013, 339, 186
41. e) H. H. Cheng, J. Liu, Y. Zhao, C. G. Hu, Z. P. Zhang, N. Chen, L. Jiang, L. T. Qu, Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 10482
42. f) L. T. de Haan, J. M. N. Verjans, D. J. Broer, C. W. M. Bastiaansen, A. P. H. J. Schenning, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10585.
43. a) R. H. Baughman, C. X. Cui, A. A. Zakhidov, Z. Iqbal, J. N. Barisci, G. M. Spinks, G. G. Wallace, A. Mazzoldi, D. De Rossi, A. G. Rinzler, O. Jaschinski, S. Roth, M. Kertesz, Science 1999, 284, 1340
44. b) E. Smela, Adv. Mater. 2003, 15, 481
45. c) J. M. Sansinena, J. B. Gao, H. L. Wang, Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 703
46. d) X. H. Liu, B. He, Z. P. Wang, H. F. Tang, T. Su, Q. G. Wang, Sci. Rep. 2014, 4, 6673
47. e) E. W. H. Jager, E. Smela, O. Inganäs, Science 2000, 290, 1540
48. f) L. Kong, W. Chen, Adv. Mater. 2014, 26, 1025.
49. a) A. Sidorenko, T. Krupenkin, A. Taylor, P. Fratzl, J. Aizenberg, Science 2007, 315, 487
50. b) C. L. van Oosten, C. W. M. Bastiaansen, D. J. Broer, Nat. Mater. 2009, 8, 677
51. c) J. V. I. Timonen, C. Johans, K. Kontturi, A. Walther, O. Ikkala, R. H. A. Ras, ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 2226.
52. I. Tokarev, M. Orlov, S. Minko, Adv. Mater. 2006, 18, 2458.
53. a) I. Burgert, P. Fratzl, Philos. Trans. R Soc., A 2009, 367, 1541
54. b) R. Elbaum, L. Zaltzman, I. Burgert, P. Fratzl, Science 2007, 316, 884
55. c) Y. Abraham, C. Tamburu, E. Klein, J. W. C. Dunlop, P. Fratzl, U. Raviv, R. Elbaum, J. R. Soc. Interface 2012, 9, 640
56. d) S. J. Gerbode, J. R. Puzey, A. G. McCormick, L. Mahadevan, Science 2012, 337, 1087
57. e) A. R. Studart, R. M. Erb, Soft Matter 2014, 10, 1284.
58. a) C. Dawson, J. F. V. Vincent, A.-M. Rocca, Nature 1997, 390, 668
59. b) E. Reyssat, L. Mahadevan, J. R. Soc. Interface 2009, 6, 951.
60. S. Timoshenko, J. Opt. Soc. Am. 1925, 11, 233.
61. D. Klemm, F. Kramer, S. Moritz, T. Lindström, M. Ankerfors, D. Gray, A. Dorris, Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 5438.
62. E. Reyssat, L. Mahadevan, EPL 2011, 93, 54001.
63. Y. Forterre, J. Exp. Bot. 2013, 64, 4745.
64. Y. Ma, J. Sun, Chem. Mater. 2009, 21, 898.
65. M. Wang, I. V. Anoshkin, A. G. Nasibulin, J. T. Korhonen, J. Seitsonen, J. Pere, E. I. Kauppinen, R. H. A. Ras, O. Ikkala, Adv. Mater. 2013, 25, 2428.