由于仿生机器人、传感器、智能纺织品以及人工智能技术的开发,加速了材料学家对于刺激响应性材料的研究与设计。其中,研究人员利用氧化石墨烯作为活性材料层,耦合另一种水分子惰性材料层制备湿度响应执行器。
为什么科学家关注响应执行器的研究?原因在于能够形变响应的同时产生电信号的压电材料是近年来关注的热点。然而,科学家在实际操作中发现,氧化石墨烯作为活性材料层,会导致双层执行器在频繁变形过程中,容易存在层间粘附性不足,给实际应用带来了巨大的障碍。
为了解决这一问题,国内高校的教授团队成员通过制备具有单侧周期条纹结构的氧化石墨烯膜,引入生物量子限域流体通道,实现不耦合其它材料就能制备出湿度响应氧化石墨烯膜。经过大量实验证明,氧化石墨烯膜在湿度环境刺激下,具有响应时间短、形变量大以及形变可控等强大优势,适合应用在仿生机器人的设计制备。
这一切设想的实现是源于自然生物量子限域流体效应启发。要清楚,执行器的存在能快速感应周边环境的变化,可以通过快递、可逆、可控的形状变化将外部刺激转换为可视化形变。未来,在可穿戴器件、电子皮肤和微型机器人等领域具有巨大的应用潜力。这一切取决于氧化石墨烯能够实现水分子的快速吸附和超快传输。
湿度响应执行器的改良是科技应用的一大进步。自然界的万事万物,为科学家带来了不少的启发,留心周围的事与物,或许科研的成功,只差这临门一脚!