在開(kāi)發(fā)可編程的束縛式軟機(jī)器人方面，人們的興趣與日俱增，但也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在這里，我們通過(guò)在拉伸和壓縮條件下應(yīng)用堆疊石墨烯組件（SGA）的不對(duì)稱彈塑性來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。我們將SGA轉(zhuǎn)移到聚乙烯（PE）膜上，得到的SGA/PE雙層膜，該膜表現(xiàn)出快速的變形行為以響應(yīng)周圍溫度的變化。通過(guò)使用帶圖案的SGA和/或局部回火預(yù)處理，還可以根據(jù)需要對(duì)此類熱誘導(dǎo)變形系統(tǒng)的初始配置進(jìn)行編程，從而形成具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。更重要的是，與普通的雙層驅(qū)動(dòng)器不同，我們的SGA/PE雙層在經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的回火處理后會(huì)自發(fā)卷曲成卷，從而可以在紅外照明下實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生不受束縛的光驅(qū)動(dòng)電機(jī)。SGA的非對(duì)稱彈塑性賦予基于SGA的雙材料，在開(kāi)發(fā)具有高度配置可編程性的無(wú)束縛軟機(jī)器人方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
Fig. 1 基于SGA/PE雙層膜的可編程熱誘導(dǎo)形變系統(tǒng)插圖。
Fig. 2 SGA/PE雙層膜的制備與表征。
Fig. 3 SGA/PE薄膜的熱誘導(dǎo)變形行為。
Fig. 4 SGA非對(duì)稱彈塑性數(shù)值驗(yàn)證。
Fig. 5 通過(guò)各種策略可以實(shí)現(xiàn)基于SGA/PE的變形系統(tǒng)的可編程配置。
Fig. 6 由SGA/PE雙層基本變形單元組成的典型變形系統(tǒng)。
相關(guān)研究成果于2020年由中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所Tao Chen課題組，發(fā)表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-18214-0)上。原文：Asymmetric elastoplasticity of stacked graphene assembly actualizes programmable untethered soft robotics。
摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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