致動(dòng)器是將外部刺激(磁場(chǎng)、溫度、濕度、光等)轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的智能材料系統(tǒng)，可用于電子皮膚，仿生機(jī)器人，人造肌肉等領(lǐng)域。傳統(tǒng)非對(duì)稱雙層結(jié)構(gòu)致動(dòng)器面臨著響應(yīng)速度慢、變形單一和變形方向不可控的問題。

湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王建鋒教授團(tuán)隊(duì)利用氧化石墨烯和碳納米管的親水性差異、優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換效率和力學(xué)各向異性，設(shè)計(jì)制備了氧化石墨烯/取向碳納米管雙層致動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了紅外光驅(qū)動(dòng)和濕度驅(qū)動(dòng)的超快(0.08秒)、可逆(循環(huán)10000次)、大幅度(70 °/mm)、定向可控變形(定向彎曲、定向扭轉(zhuǎn))，其響應(yīng)速度和變形幅度超過了之前文獻(xiàn)報(bào)道的致動(dòng)器。

該致動(dòng)器在紅外光和濕度控制下可執(zhí)行一系列復(fù)雜可控的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，例如：以250 mm/s的速度垂直跳躍，以12 mm/s的速度水平滾動(dòng)、以505 mm/s的速度拋扔物體、瞬間捕捉以335 mm/s速度飛行的物體、在0.34秒內(nèi)提升23倍重的物體。這種超快、大幅度、可控變形的智能致動(dòng)器可用于人工肌肉、仿生設(shè)備、小型機(jī)器人領(lǐng)域。

該研究成果以“Ultrafast yet Controllable Dual-Responsive All-Carbon Actuator for Implementing Unusual Mechanical Movements ”為題發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》(IF=8.097)上。文章的第一作者為學(xué)生李豪，通訊作者為王建鋒教授。

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https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsami.8b22099

來源：湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

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