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「石墨烯」利用量子限域超流體技術實現氧化石墨烯智能化

執行器對周圍環境變化十分敏感,可以通過快速、可逆、可控的形狀變化將外部刺激轉換為可視化形變,在可穿戴器件,電子皮膚和微型機器人等領域已經顯示出巨大的應用潛力。鑒於氧化石墨烯能夠實現水分子的快速吸附和超快傳輸,近年來,研究人員不斷利用氧化石墨烯作為活性材料層,耦合另壹種水分子惰性材料層制備濕度響應執行器。在濕度刺激下,水分子的選擇性吸附將在雙層材料界面產生應力失配,導致薄膜整體發生形變。然而,在大多數情況下,這種雙層執行器在頻繁變形過程中,存在層間粘附性不足,給其實際應用帶來巨大障礙。

近日,吉林大學韓冬冬博士、張永來教授,清華大學孫洪波教授團隊受到自然生物量子限域流體效應啟發,通過制備具有單側周期條紋結構的氧化石墨烯膜,引入各向異性的量子限域流體通道,實現在不耦合其他材料的情況下制備濕度響應氧化石墨烯膜。該氧化石墨烯膜在濕度環境刺激下,具有響應時間短、形變量大和形變可控等特點,可用於仿生機器人的設計制備,如:濕度刺激爬行的蜈蚣(圖1)和捕捉瓢蟲的仿生樹葉(圖2)。

圖1. 濕度刺激爬行的氧化石墨烯蜈蚣

圖2. 濕度刺激捕捉瓢蟲的氧化石墨烯樹葉

該文發表在Advanced Materials 上,第壹作者為張永來教授。

原文(掃描或長按二維碼,識別後直達原文頁面):

Quantum‐Confined‐Superfluidics‐Enabled Moisture Actuation Based on Unilaterally Structured Graphene Oxide Papers

Yong‐Lai Zhang, Yu‐Qing Liu, Dong‐Dong Han, Jia‐Nan Ma, Dan Wang, Xian‐Bin Li, Hong‐Bo Sun

Adv. Mater., 2019, 31, 1901585, DOI: 10.1002/adma.201901585

導師介紹

孫洪波

/university/faculty/60750

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