图：驱动器是仿生机器的重要执行部件

驱动器是一种将外部激励转化为机械动力的装置，在仿生机器人、人工肌肉和微机电系统等领域有着广泛的应用。近些年来，随着智能可穿戴电子器件的兴起，具有响应速度快、能量消耗低、使用寿命长和柔性性能好等优异性能的驱动器件成为迫切需求。然而，目前大部分柔性驱动器件均由全有机或者有机/无机复合材料构成，由于有机材料自身模量低的特点，其组成的驱动器件通常响应速度慢、循环寿命低且激励方式单一，极大地限制了其应用范围。

为了解决目前柔性驱动器件存在的问题，清华大学材料学院刘锴副教授课题组与物理系魏洋副研究员合作，设计出一种基于二氧化钒（VO2）和碳纳米管复合薄膜的柔性全无机驱动器件。这种驱动器件由VO2在接近室温时的结构相变机制驱动，并且由于碳纳米管良好的柔性、导电性和吸光性，因此能够实现光、热、电等多种激励驱动。采用简单的激光切割工艺，可以设计出任意形状的柔性驱动器件，实现多样化的功能。相关研究工作发表在著名期刊Nano Letters上面。

研究发现这种柔性驱动器件的响应频率可以达到100Hz，同时经过持续100万次连续变形后，仍保持稳定的性能，因此能够应用在仿生昆虫翅膀和微型仿生手等方面。通过掺杂技术，还可以进一步降低VO2的相变温度，大大减小驱动器件的能耗，制备出可用人体温度驱动的电子开关。该项研究为柔性全无机驱动器在仿生、可穿戴器件等领域的应用提供了新的思路和途径。

文章链接：

He Ma, et al, "Flexible, All-Inorganic Actuators Based on Vanadium Dioxide and Carbon Nanotube Bimorphs," Nano Lett., 2017, 17 (1), pp 421–428, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04393

刘锴副教授简介：

清华大学材料科学与工程学院副教授，中组部“千人计划”青年人才，Email：liuk@tsinghua.edu.cn

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研究方向：低维电子材料的物性和应用，微型探测/驱动器件和柔性电子器件。

刘锴副教授致力于纳米材料和氧化物薄膜材料的力学、电学性能表征和功能化应用，围绕碳纳米管、二氧化钒薄膜和二维层状材料做出了许多创新性的研究成果。基于碳纳米管透明导电薄膜的触摸屏面板、超强碳纳米管长线以及基于二氧化钒的驱动器等研究成果，被Nanotechweb.org、NBCNews、美国能源部科学办公室、美国自然科学基金委、美国材料学会等众多学术媒体和官方媒体予以亮点报道。

（本文来源：清华大学材料学院；）

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