致動器是將外部刺激(磁場、溫度、濕度、光等)轉化為機械運動的智能材料系統，可用于電子皮膚，仿生機器人，人造肌肉等領域。傳統非對稱雙層結構致動器面臨著響應速度慢、變形單一和變形方向不可控的問題。

湖南大學材料科學與工程學院王建鋒教授團隊利用氧化石墨烯和碳納米管的親水性差異、優異的光熱轉換效率和力學各向異性，設計制備了氧化石墨烯/取向碳納米管雙層致動器，實現了紅外光驅動和濕度驅動的超快(0.08秒)、可逆(循環10000次)、大幅度(70 °/mm)、定向可控變形(定向彎曲、定向扭轉)，其響應速度和變形幅度超過了之前文獻報道的致動器。

該致動器在紅外光和濕度控制下可執行一系列復雜可控的機械運動，例如：以250 mm/s的速度垂直跳躍，以12 mm/s的速度水平滾動、以505 mm/s的速度拋扔物體、瞬間捕捉以335 mm/s速度飛行的物體、在0.34秒內提升23倍重的物體。這種超快、大幅度、可控變形的智能致動器可用于人工肌肉、仿生設備、小型機器人領域。

該研究成果以“Ultrafast yet Controllable Dual-Responsive All-Carbon Actuator for Implementing Unusual Mechanical Movements ”為題發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》(IF=8.097)上。文章的第一作者為學生李豪，通訊作者為王建鋒教授。

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https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsami.8b22099

來源：湖南大學材料科學與工程學院

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總結

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