在仿生機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域中,所謂的人造肌肉給人以全部希望:從為水下交通工具制造類魚的鰭的能力,到幫助殘疾人復(fù)健的裝置。
這些離子型高分子復(fù)合材料由于其絕對簡便性而具有吸引力。只需將兩個(gè)電極放在高分子材料上,當(dāng)接通電壓時(shí),離子遷移,引起高分子材料變形。
然而,金屬電極有一個(gè)問題。當(dāng)它們暴露于空氣和電流中時(shí),電極會(huì)開始破裂,滲出離子,并削弱肌肉的性能。
韓國科學(xué)技術(shù)院(KAIST)的科學(xué)家提出了一種解決該問題的方法,該方法使用了石墨烯。
在發(fā)表于“ACS納米”(ACS Nano)的研究中,KAIST的研究小組利用一種叫作疏水性激光劃片法(獲得的)經(jīng)還原的石墨烯氧化物紙(HLrGOP)的低成本石墨烯制備電極。
我們最近已經(jīng)看到激光劃片石墨烯在超級(jí)電容器上的應(yīng)用。還原的石墨烯氧化物(指被還原回純的石墨烯,去掉了氧)也已經(jīng)成為使得實(shí)驗(yàn)性的三維全息顯示變?yōu)榭赡艿幕A(chǔ)。
盡管如此,這種形式石墨烯的疏水特性才是它可用于該應(yīng)用的關(guān)鍵。石墨烯電極具有光滑的外表面,該表面疏水,抗破裂。雖然外表面是光滑的,內(nèi)表面卻是粗糙的,這有助于離子在高分子膜上的傳輸。
在他們用新型人造肌肉所做的實(shí)驗(yàn)中,研究者們記錄下了明顯改進(jìn)的耐久性以及沒有性能的衰減。
雖然這些結(jié)果對于研究者來說是令人鼓舞的,但是他們承認(rèn),更多的工作需要去做,以改進(jìn)石墨烯基電極。
KAIST的研究小組也將致力于發(fā)明一種利用該改進(jìn)的人造肌肉的仿生機(jī)器人。他們計(jì)劃發(fā)明的這種機(jī)器人將像水黽科昆蟲一樣可以在水上行走。
- 華南理工大學(xué)劉偉峰《ACS Sustain. Chem. Eng.》:具有類肌肉取向結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)增強(qiáng)增韌導(dǎo)電水凝膠 2022-10-05
- 浙江農(nóng)林大學(xué)傅深淵教授團(tuán)隊(duì)《Chem. Eng. J.》:基于模量圖案化策略實(shí)現(xiàn)介電彈性體驅(qū)動(dòng)器的定向驅(qū)動(dòng)變形 2022-06-27
- 廣州大學(xué)劉鵬和NCL謝豐蔚 ACS Sustain. Chem. Eng.:淀粉水凝膠構(gòu)建全淀粉基柔性電池和自供電柔性傳感材料 2022-05-17
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