成果简介
基于碳材料的光敏智能执行器正在吸引越来越多的关注。然而，目前碳材料的低含量限制了碳材料执行器的发展。本文，清华大学赵海燕教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Multifunctional Actuator Based on Graphene/PDMS Composite Materials with Shape Programmable Configuration and High Photothermal Conversion Capability”的论文，研究设计并制备了一种具有可控结构和高光热转换效率的多功能双层复合致动器。该致动器由石墨烯/聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合层和PDMS层组成。凭借超高的石墨烯质量分数（30%），该致动器表现出良好的疏水性、意想不到的高光热转换性能（1秒内从室温升至120℃）和快速的光反应能力。
通过热调节、紫外线激光切割和组装，该执行器可以实现三维方向的形状可编程配置。仿生爬行机器人实现0.065mm/s的爬行速度，液体跟踪机器人实现106°/s的旋转运动，8.42mm/s的直线运动，以及复杂的 “W “形轨迹运动。这项工作为制备和实现基于石墨烯复合材料的多功能执行器提供了一种简单有效的方法。
图文导读
图1.石墨烯/PDMS复合材料双层致动器的制造过程示意图，以及形状可编程配置带来的应用。
图2.石墨烯/PDMS复合材料和双层薄膜的表征。
图3.光热性能。
图4.双层薄膜的光响应性能
图5.仿生花和毛毛虫般的爬行机器人
图6.具有可编程路线的液体表面机器人。
小结
基于石墨烯/PDMS复合材料制备了多功能和形状可编程双层结构软致动器。致动器包括两层：石墨烯/PDMS复合层和PDMS层。执行器的复杂形状由高精度紫外激光加工控制，双层薄膜的弯曲程度受热调节，允许在三维方向上进行构象控制。复合层具有疏水性、优异的光热转换性能和快速的光学响应。此外，由于两层之间的热膨胀系数不同，致动器显示受控弯曲。由于这些特性，仿生植物、仿生爬行机器人和液体表面机器人的驾驶性能非常出色。仿生爬行机器人的爬行速度为0.065mm/s，而液面追踪机器人的旋转运动为106°/s，直线运动为8.42mm/s，轨迹运动复杂。双层软致动器成本低，易于加工，可广泛应用。本工作为基于石墨烯复合材料的多功能致动器的制备和实现提供了一种简单有效的方法。
文献:https://doi.org/10.1021/acsami.3c06041
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
