上海大學開發智能材料:石墨烯紙獨自行走(圖)
上海大學開發智能材料:石墨烯紙獨自行走(圖)
圖A:一只由石墨烯紙制成的手抓住光源中的小物體。圖B:一個基于石墨烯的微型機器人在試管中爬行了幾厘米,持續了14秒。(信息)
當一張紙浸在水中時,它會膨脹;當它干燥時,它會收縮---如果這個過程在幾秒鐘內完成,紙巾就會被自由地收起來。昨天,我們的記者從東華大學纖維材料改性國家重點實驗室了解到,石墨烯片是諾貝爾獎材料,刺激物。在光和熱的作用下,像毛蟲一樣獨立地行走和轉動,而由相同材料制成的小手則能抓住物體。
最近,基于折紙技術的石墨烯自折疊驅動裝置的相關論文發表在《科學雜志》上,自然科學網站也在頭版上報道了這一成果,哈佛大學和康奈爾大學對這種智能穿戴材料的新成就表示高度贊揚。其應用前景包括變形服裝、外骨骼、微型機器人等。
石墨烯折紙變形的靈感來源于中國古代折紙藝術,東華大學材料學院高級功能材料研究小組王洪志、侯成義、穆久科介紹了他們將氧化石墨烯和PDA氧化石墨烯納米片組裝成只有微米厚的石墨烯紙。采用簡易過濾法。在溫度或光源的控制下,石墨烯紙能在3秒鐘內被納米層間的水分子吸附和解吸,在內部迅速折疊成預定的形狀,從而在一定方向上反復爬行。
王洪志說,這些輕質、柔韌的二維材料對微弱的環境變化也非常敏感,因此可以編輯它們的形態并加以控制,從而產生形態變化,這使得它們可以用于各種應用。例如,在服裝領域,它可以用于設計和生產改造后的服裝,實現服裝在手腕、肘部等特定部位的收縮和膨脹;在軍事領域,有助于解決士兵外骨骼系統機械部件過重的問題;此外,在微型機器人、太陽能電池板等領域的應用前景。也值得期待。
石墨烯智能折紙的研究也引起了美國、英國、德國、印度、巴西、新加坡等十多個國外學術媒體的關注。許多國際主流科學和技術組織,包括電氣和電子工程師協會(IEEE)、美國化學學會(ACS)和英國皇家化學學會(RSC),也報告了這項研究工作。
哈佛大學Wyss研究所的物理學家L.Silverberg說:這項工作有兩個令人印象深刻的方面:大多數自折疊材料需要幾分鐘到幾個小時才能折疊,而現在一切只需要幾秒鐘;大多數材料都在連續的折疊過程中,而今天的墊子erials只能選擇性地折疊和展示.open。
據L.Silverberg說,這種自我折疊能力打開了一個折紙材料的世界,從智能彈簧到拍打機再到石墨烯。
從折紙藝術中獲得靈感來設計材料是一個非常流行的領域。康奈爾大學物理學家I.科恩在《自然》雜志上評論說,這項工作對于單原子級折疊的設計非常重要。如果研究人員成功實現這一目標,他們將能夠利用他們在制造二維材料方面已有的基礎和經驗,獲得各種二維材料,這些二維材料可以被彈起并轉變為三維材料。
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