今日Nature：利用MoS2纳米片打造电化学致动器

【前言】

致动器能将电能转换为机械能，并在机器设备如可控导管、飞行器自调控机翼以及风力涡轮减阻等众多电化学体系有着广泛的用途。驱动系统包含多种刺激响应，如热、溶剂吸附与解吸或是电化学作用（在碳纳米管电极、石墨电极、聚合物电极以及金属体系）。电活性聚合物在致动器的应用已进行了多年研究，但聚合物的应变能力一直保持着较低水平，主要是因为其杨氏模量低的缘故。Au-Pt体系则应变过大使得无法在高频下运用。因此要找到一个基于电刺激响应并有着合适应变的材料应用于电化学致动器仍是一挑战。

【成果简介】

2017年8月31日，Nature顶刊最新在线发表了罗格斯大学Manish Chhowalla（通讯作者）等人关于致动器的最新研究成果，题为“Metallic molybdenum disulfide nanosheet-based electrochemical actuators”。研究发现通过在塑料薄膜基底上堆叠二维MoS₂纳米片，基体能表现出很强的机械作用力，从而实现动态可伸缩电极薄膜。这种薄膜可以承受其自身150倍的重量，并且使用循环特性好，在几毫米的作用范围可以实现上百次循环。值得一提的是，在运行频率达到1Hz时，该MoS₂薄膜能产生大约17 MPa的机械应力，较哺乳动物的肌肉所产生的（大约0.3 MPa）还要高，可与陶瓷基压电致动器相较（大约40 MPa），产生的应变大约0.6%。同时致动器的运行主要源于MoS₂纳米片的高电导率和纳米片间快速的质子扩散。该研究成果为高应变和高频应用领域引入了一种全新的电化学致动器。

【图文解读】

图一、致动器的表征与性能测试

图二、利用束流偏转模式测试应变和面内系数

图三、基于MoS₂纳米片电极的双层压电片的性能测试

文献链接：Metallic molybdenum disulfide nanosheet-based electrochemical actuators（Nature，2017，Doi:10.1038/nature23668）

本文由材料人学术组大黑天供稿，欧洲足球赛事 编辑整理。

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