登录

/

注册

首页 > 亿科前沿 > 文章详情
无需外部驱动,吉林大学研发靠湿度爬行的石墨烯“机器人”
李明 2017-06-30
导语

吉林大学张永来教授团队使用现成的相机闪光灯,将普通的氧化石墨烯片转化成暴露于潮湿环境时会弯曲的材料。然后,他们使用这种材料制造一个蜘蛛式履带和爪式机器人,以响应不断变化的湿度而移动,而不需要任何外部动力。


编者按:本文来源微信公众号"Graphene石墨烯快讯"(ID:graphene_news),e科网授权转载;

吉林大学张永来教授团队使用现成的相机闪光灯,将普通的氧化石墨烯片转化成暴露于潮湿环境时会弯曲的材料。然后,他们使用这种材料制造一个蜘蛛式履带和爪式机器人,以响应不断变化的湿度而移动,而不需要任何外部动力。

研究人员在光学学会的“ 光学材料快报 ”( Optical Materials Express)杂志上报告说,用相机闪光灯让石墨烯氧化物薄片短暂暴露于明亮的光线中,可实现从0度到85度的角度的可逆弯曲,而这只需要相对湿度在 33%到86%之间进行切换。他们还表明,这种方法是可重复的,他们创造的简单的机器人具有良好的稳定性。

虽然其他材料可以因水分而改变响应形状,研究人员实验了石墨烯材料,因为它非常薄,具有独特的性质,如灵活性,导电性,机械强度和生物相容性。这些特性使石墨烯成为各领域广泛应用的理想选择。例如,该材料优异的生物相容性可以使水分响应的石墨烯氧化物被用于器官芯片系统以模拟整个器官的力学和生理反应,并用于药物研究和 其他生物医学研究。

制作防潮材料

其他组已经表明,通过还原化学反应其从分子中除去氧,可以使氧化石墨烯成为水分响应的材料。 事实上,研究人员以前证明过太阳光和紫外光都可以引起响应。然而,这些方法难以精确控制,因而不是很有效。

研究团队尝试使用通常覆盖广泛光谱的相机闪光灯,作为创建水分响应石墨烯的简单而有效的方法。相机闪光灯允许研究人员从氧化石墨烯片的一侧除去或减少氧气。 当存在水分时,氧化石墨烯的还原侧吸收较少的水分子,导致未还原面膨胀,并且片材朝向减少侧弯曲。如果材料暴露在干燥的空气中,它则会变平。

研究人员同时发现,保持距石墨烯氧化物片约20至30厘米的闪光足以选择性地改变片材的顶层,而不穿透到另一侧。片材需要大于5微米厚,以防止其被闪光曝光完全还原。

石墨稀机器人

研究人员为了制作水分驱动的爬行器,将闪光处理的石墨烯氧化物切割成具有四条腿的昆虫形状。 独立式履带约1厘米宽,当湿度增加时向前移动。 在几秒钟之内关闭湿度,使履带在12秒钟内移动3.5毫米,无需外部能量供应。研究人员还通过将8个5×1毫米闪光处理的石墨烯氧化物丝带粘贴在一 起形成了一个爪状。 当存在水分时,爪子在12秒钟内关闭。 56秒后暴露在干燥空气中,它又回到了一个开放的位置。

张教授补充说,将湿度响应型石墨烯整合到与湿度控制器连接的微通道系统中可以允许更精确的控制其他类型的机器人或简单机器。研究人员正在努力改进材料弯曲的控制,并正在尝试从湿度响应型石墨烯氧化物中获得制造更复杂性能机器人的方法。

文章链接:

Yu-Qing Liu et al, "Facile fabrication of moisture responsive graphene actuators by moderate flash reduction of graphene oxides films," Optical Materials Express (2017), Vol. 7, Issue 7, pp. 2617-2625.

如若转载,请注明e科网。

如果你有好文章想发表or科研成果想展示推广,可以联系我们或免费注册拥有自己的主页

  • 吉林大学
  • 石墨烯
  • 机器人
分享到
文章评论(0)
登陆后参加评论
作者 李明

博士生

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科
客服微信 小编微信
联系方式:252188815@qq.com
联系电话:13001170322


发布成功!

确 定 关 闭