上海大學(xué)開發(fā)智能材料：石墨烯紙獨(dú)自行走（圖）

上海大學(xué)開發(fā)智能材料：石墨烯紙獨(dú)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(gè)基于石墨烯的微型機(jī)器人在試管中爬行了幾厘米，持續(xù)了14秒。（信息）

當(dāng)一張紙浸在水中時(shí)，它會(huì)膨脹；當(dāng)它干燥時(shí)，它會(huì)收縮---如果這個(gè)過程在幾秒鐘內(nèi)完成，紙巾就會(huì)被自由地收起來。昨天，我們的記者從東華大學(xué)纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室了解到，石墨烯片是諾貝爾獎(jiǎng)材料，刺激物。在光和熱的作用下，像毛蟲一樣獨(dú)立地行走和轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shù)的石墨烯自折疊驅(qū)動(dòng)裝置的相關(guān)論文發(fā)表在《科學(xué)雜志》上，自然科學(xué)網(wǎng)站也在頭版上報(bào)道了這一成果，哈佛大學(xué)和康奈爾大學(xué)對(duì)這種智能穿戴材料的新成就表示高度贊揚(yáng)。其應(yīng)用前景包括變形服裝、外骨骼、微型機(jī)器人等。

石墨烯折紙變形的靈感來源于中國(guó)古代折紙藝術(shù)，東華大學(xué)材料學(xué)院高級(jí)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(jiǎn)易過濾法。在溫度或光源的控制下，石墨烯紙能在3秒鐘內(nèi)被納米層間的水分子吸附和解吸，在內(nèi)部迅速折疊成預(yù)定的形狀，從而在一定方向上反復(fù)爬行。

王洪志說，這些輕質(zhì)、柔韌的二維材料對(duì)微弱的環(huán)境變化也非常敏感，因此可以編輯它們的形態(tài)并加以控制，從而產(chǎn)生形態(tài)變化，這使得它們可以用于各種應(yīng)用。例如，在服裝領(lǐng)域，它可以用于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)改造后的服裝，實(shí)現(xiàn)服裝在手腕、肘部等特定部位的收縮和膨脹；在軍事領(lǐng)域，有助于解決士兵外骨骼系統(tǒng)機(jī)械部件過重的問題；此外，在微型機(jī)器人、太陽能電池板等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。也值得期待。

石墨烯智能折紙的研究也引起了美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、印度、巴西、新加坡等十多個(gè)國(guó)外學(xué)術(shù)媒體的關(guān)注。許多國(guó)際主流科學(xué)和技術(shù)組織，包括電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）、美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（ACS）和英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)（RSC），也報(bào)告了這項(xiàng)研究工作。

哈佛大學(xué)Wyss研究所的物理學(xué)家L.Silverberg說：這項(xiàng)工作有兩個(gè)令人印象深刻的方面：大多數(shù)自折疊材料需要幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)才能折疊，而現(xiàn)在一切只需要幾秒鐘；大多數(shù)材料都在連續(xù)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(jù)L.Silverberg說，這種自我折疊能力打開了一個(gè)折紙材料的世界，從智能彈簧到拍打機(jī)再到石墨烯。

從折紙藝術(shù)中獲得靈感來設(shè)計(jì)材料是一個(gè)非常流行的領(lǐng)域。康奈爾大學(xué)物理學(xué)家I.科恩在《自然》雜志上評(píng)論說，這項(xiàng)工作對(duì)于單原子級(jí)折疊的設(shè)計(jì)非常重要。如果研究人員成功實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們將能夠利用他們?cè)谥圃於S材料方面已有的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，獲得各種二維材料，這些二維材料可以被彈起并轉(zhuǎn)變?yōu)槿S材料。

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