福建师范大学Nanoscale：基于氧化石墨烯复合材料的多刺激响应仿生致动器

【引言】

近年来，研究者们发展了多种致动器，它们能够被电、热、光或湿度等外界刺激所驱动而产生形变。然而目前所报道的大部分致动器都只能被单一的刺激所驱动，而且形变量较小。所以有必要发展一种新型致动器，一方面使其能够通过简单、快速的方法制备；另一方面，使其不仅能够对多种不同的外界刺激做出反应，而且能够展现更大的形变。

【成果简介】

7月28日，Nanoscale在线发表题为“Multi-responsive actuators based on a graphene oxide composite: intelligent robot and bioinspired applications”的内封面研究论文。通讯作者为福建师范大学物理与能源学院的陈鲁倬副教授和张薇博士。研究报道了一种基于氧化石墨烯和高分子聚合物复合材料的致动器，能够对外界多种刺激做出响应。该致动器可在外界湿度变化下，产生明显的形变，弯曲曲率达到3.1 cm^-1。湿度驱动的机制为氧化石墨烯薄膜的干缩湿胀效应。同时，该致动器也能在近红外光（NIR）刺激下产生明显的弯曲形变，弯曲曲率达到2.8 cm^-1。光驱动的机制一是氧化石墨烯的干缩湿胀效应，二是氧化石墨烯薄膜和高分子聚合物之间巨大的热膨胀系数的差异所致。最后，制备出一款智能机器人和螺旋型机械臂，证明该致动器能够广泛应用于人工肌肉，生物仿生等领域。

【图文导读】

图1. Nanoscale 2017年第28期本文内封面

图2. 基于氧化石墨烯/高分子聚合物（GO/BOPP）致动器的智能机器人

（a）组成智能机器人的一只“脚”的结构图示；

（b）智能机器人的结构图示；

（c-d）智能机器人在高湿度下保护物体；

（e-f）智能机器人在红外光照射下打开并顶起物体。

图3. 基于GO/BOPP致动器的螺旋型机械臂

（a）螺旋型致动器在高湿度（左图），初始状态（中图）以及近红外光照射下（右图）的光学照片；

（b）螺旋型致动器在高湿度和近红外光照射两种情况下的重复性测试；

（c）螺旋型机械臂夹取并移动物体的光学照片。

文献链接：Chen L. et al.Multi-responsive actuators based on a graphene oxide composite: intelligent robot and bioinspired applications, Nanoscale 2017, 9, 9825.

本文由福建师范大学物理与能源学院投稿，材料人生物组Meadow整理编辑。

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