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    電驅(qū)動材料是一種能在外界電信號的刺激下產(chǎn)生形變的材料，由于它的巨大應(yīng)用價值，吸引了廣大科研工作者的探索興趣。碳納米管是一種具有優(yōu)異的電學、力學、熱學等性能的新型納米材料，自從1999年美國Texas大學的Baughman組首先報道了單臂碳納米管在電解液中的電驅(qū)動現(xiàn)象后，碳納米管的電驅(qū)動研究得到了越來越多的關(guān)注。近來，碳納米管/聚合物復合材料的電驅(qū)動性能也同樣引起廣泛關(guān)注，由于碳納米管的加入可以很好的提高聚合物材料的電學、力學以及熱學特性，因此碳納米管復合材料有望在電驅(qū)動領(lǐng)域取得良好的應(yīng)用前景。

    最近，中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所陳韋研究員課題組在碳納米管和生物聚合物分子的復合材料的可控電驅(qū)動性能研究上取得新進展。該課題組助理研究員胡穎在導師陳韋研究員指導下，采用簡單的溶液超聲混合、蒸發(fā)成膜的方法，制備了碳納米管/殼聚糖（chitosan）復合物薄膜，其中高導電的碳納米管在不導電的殼聚糖體中形成了均勻的導電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當在懸空平放、兩端固定的長條狀薄膜上施加低壓交流信號時，可以觀察到其發(fā)生上下振動，并且復合物薄膜產(chǎn)生的電-振動位移（波形、頻率）和所施加的電信號的波形和頻率都保持一致（如圖1所示）。

    該結(jié)果表明，通過控制所施加的電信號可以實現(xiàn)復合材料的可控電-驅(qū)動。其產(chǎn)生的機理被證實為碳納米管的電-熱能量轉(zhuǎn)換導致的復合物的熱膨脹和收縮。碳管生物復合材料的可控電驅(qū)動性能的發(fā)現(xiàn)和深入研究，可為電驅(qū)動材料在人工肌肉、仿生微型機器人，微流道控制系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展起重要的推動作用。

    本研究成果已經(jīng)在美國化學學會ACS Nano網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表，同時美國納米技術(shù)與納米科學網(wǎng)Nanowerk在新聞聚焦欄目（Spotlight）中以Carbon nanotube/biopolymer composites show promise as artificial muscles為題進行了報道和評價。

    上述研究工作得到國家自然科學基金（10704051）、蘇州市科技發(fā)展計劃項目（ZXG0713）和國家重大科學研究計劃（973項目）（2010CB934700）的資助。

圖1. 懸空放置的條狀碳納米管/殼聚糖聚合物薄膜在電壓關(guān)(a)和電壓開(b)的條件下的光學圖片

    圖2. 在不同波形的電壓信號下（紅色曲線）下25wt%的碳納米管/殼聚糖聚合物薄膜的振動位移情況（黑色曲線），其中（a）為施加0.1Hz的正弦波（±2.5V），（b）為施加0.1Hz的正向正弦波（0~5V），（c）為施加0.1Hz的正向三角波（0~5V），（d）為施加0.1Hz的正向方波（0~5V）