哈工大柔性电子和热管理课题组:石墨烯纳米片基超薄柔性机械手

成果简介

柔性驱动器有别于普通驱动器，不但能够将能量转换为机械能，实现驱动，而且具有柔性的特点，在人造肌肉、柔性机器人、微型机器手臂等领域具有广阔的应用前景。

近日，哈尔滨工业大学柔性电子与热管理课题组与中国航天滚球体育 集团西安微电子技术研究所和澳大利亚新南威尔士大学合作，利用石墨烯极低的平面热膨胀系数以及具有电热效应的特点，共同研制了基于石墨烯纳米片的超薄型柔性机械手（驱动器）。该柔性机械手（驱动器）的厚度小于0.2mm，具有双层结构，能够实现低电压驱动弯曲，并用来制备柔性手指、柔性手掌、柔性章鱼爪等器件，实现物质抓取和举起等动作。该项目的创新点在于：1）通过界面工程实现了石墨烯纳米片在复合膜中的取向分布，从而让复合膜具有了良好的导电性和很小的平面膨胀系数；2）能够通过电压（3-48V）的精细控制实现柔性驱动器的定量弯曲；3）加工工艺简单、高效，可规模化生产。相关成果发表于期刊Carbon上（Electro-thermally driven flexible robot arms based on stacking-controlled graphite nanocomposites, 2019, 152: 873-881, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.06.075），王华涛副教授和吴韬教授为论文的共同通讯作者。

图文导读

图1. 柔性驱动器的制备工艺图

图2. 柔性驱动器复合膜的显微结构示意图和SEM照片

图3 柔性驱动器的结构和性能表征
（a）结构示意图和弯曲机理；（b）双层结构的室温照片和（c）高温下的弯曲（d）驱动器电热回路结构图和（e）实物图、（f）弯曲图；（g、h）双层结构良好的柔性；（i、j）驱动器弯曲图和多次循环测试

图4. 柔性手掌抓取物体

图5. 柔性章鱼爪抓取物体

文献链接：

Electro-thermally driven flexible robot arms based on stacking-controlled graphite nanocomposites, 2019, 152: 873-881, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.06.075

本文由哈工大柔性电子和热管理课题组供稿。

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