Nature has engineered its own actuators, as well as the efficient material composition, geometry and structure to utilize its actuators and achieve functional transformation. Based on the natural phenomenon of cells' hygromorphic transformation, we introduce the living Bacillus Subtilis natto cell as a humidity sensitive nanoactuator. In this paper, we unfold the process of exploring and comparing cell types that are proper for HCI use, the development of the composite biofilm, the development of the responsive structures, the control setup for actuating biofilms, and a simulation and fabrication platform. Finally, we provide a variety of application designs, with and without computer control to demonstrate the potential of our bio actuators. Through this paper, we intend to enable the use of natto cells and our platform technologies for HCI researchers, designers and bio-hackers. More generally, we try to encourage the research and use of biological responsive materials and interdisciplinary research in HCI.

Cells' biomechanical responses to external stimuli have been intensively studied but rarely implemented into devices that interact with the human body. We demonstrate that the hygroscopic and biofluorescent behaviors of living cells can be engineered to design biohybrid wearables, which give multifunctional responsiveness to human sweat. By depositing genetically tractable microbes on a humidity-inert material to form a heterogeneous multilayered structure, we obtained biohybrid films that can reversibly change shape and biofluorescence intensity within a few seconds in response to environmental humidity gradients. Experimental characterization and mechanical modeling of the film were performed to guide the design of a wearable running suit and a fluorescent shoe prototype with bio-flaps that dynamically modulates ventilation in synergy with the body's need for cooling.

With the rapid development of information technology, people's demand for intelligent, convenient, and comfortable electronic devices is gradually increasing, and flexible intelligent wearable electronic devices are leading the development trend of the future intelligent industry. As an important part of noncontact sensing, humidity sensing plays an important role in flexible wearable electronic devices. In this paper, by combining conductive multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) and silver nanowires (AgNFs) with sodium alginate (SA), the AgNFs/MWCNT/SA humidity sensing fibers with excellent sensitivity and stability were prepared by the simple wet spinning method. Experimental results show that the humidity sensing fiber had a large relative resistance change over a wide humidity range of 10–90%, and it can be sensitive to the humidity difference of 5% in the high humidity limit. In addition, the change in fiber diameter and AgNF content would affect the sensing performance of the humidity sensor fibers. Finally, the humidity sensing fiber with a diameter of 156 μm and a AgNFs content of 3.3 wt % was selected and woven into the mask and textile, which successfully realized the monitoring function of respiratory function and the skin surface moisture volatilization process. The successful preparation of the AgNFs/MWCNT/SA humidity sensor fiber broke through the shortcomings of traditional humidity sensing materials, such as poor flexibility, a complex preparation process, and the inability to realize fabric-based wearable devices through the weaving process, and provided unlimited possibilities for the development of smart wearable devices.

Abstract Carrying out the research of geometric turbine region flow and heat transfer research, and optimizing the configuration of the end zone is of great significance to improve turbine performance. In response to the complex second flow and heat transfer caused by the interval space of geometric turbine blades, this article starts from the perspective of reducing the pneumatic loss of the end zone and improving the heat transfer. The numerical method is used to study the adjustment of the turbine non-uniform import conditions, which can be adjusted. Studies have found that the configuration of the static leaf end zone weakens the cross-speed flow and leakage flow of the interval space of the rear end. At the same time, the coverage of the cooling gas on the wall surface of the end zone is also reduced. The separation of front side of the interval space is separated, and the average heat transfer coefficient of the wall surface is reduced, which has the best air thermal performance.

Highly sensitive strain sensors are crucial for monitoring subtle plant growth changes and show diverse applications in plant sensing. However, the prevailing integrated fabrication methods for such sensors tend to be costly and complex, impeding their fundamental design and practical usage. Herein, we develop a simple and effective multimaterial all-3D printing technique to manufacture integrated strain sensors with a multilayered structure. Such an all-3D-printed strain sensor exhibits excellent sensing performance enabling precise detection of minor strains in plant growth, including high stretchability (> 300%), high sensitivity (~12.78) with good linearity (0.98), and good long-term stability over 3,000 loading/unloading cycles. We further validate the potential applications of our 3D-printed integrated strain sensor for accurate and continuous monitoring of bamboo growth in both horizontal and vertical directions over 14 days. Our all-3D-printed strain sensor offers a promising avenue for integrated strain sensing systems toward plant growth monitoring.

A Hz level narrow linewidth all-optical microwave oscillator based on the torsional radial acoustic modes (TR2,m) of a single-mode fiber (SMF) is proposed and validated. The all-optical microwave oscillator consists of a 20 km SMF main ring cavity and a 5 km SMF sub ring cavity. The main ring cavity provides forward stimulated Brillouin scattering gain and utilizes a nonlinear polarization rotation effect to achieve TR2,7 mode locking. By combining the sub ring cavity with the main ring cavity and utilizing the Vernier effect, the TR2,7 mode microwave photonic single longitudinal mode (SLM) output can be ensured. Meanwhile, the 6.281 Hz narrow linewidth of the TR2,7 mode is achieved by reducing the intrinsic linewidth of the passive resonant cavity. The acoustic mode suppression ratio and side mode suppression ratio of the TR2,7 mode were 43 dB and 54 dB, respectively. The power and frequency fluctuations of within 40 min were approximately ±0.49 dB and ±0.187 kHz, indicating good stability. At a frequency offset of 10 kHz, the TR2,7 mode had a low phase noise value of −110 dBc/Hz. This solution can be used in various fields, such as high-precision radar detection, long-distance optical communication, and high-performance fiber optic sensing.