記者近日從中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所獲悉，該所陳韋課題組利用制備出的新型碳氮二維納米片電極材料，成功構(gòu)筑了具有快速大應(yīng)變響應(yīng)的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)器，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出撲翼飛行、線性運(yùn)動(dòng)、蛇形爬行等多種多自由度運(yùn)動(dòng)形式的仿生驅(qū)動(dòng)器件。相關(guān)成果日前發(fā)表于國(guó)內(nèi)主流科技雜志。
自2010年以來(lái)，該課題組從材料的微觀有序結(jié)構(gòu)調(diào)控入手，利用離子定向傳輸和短程傳輸?shù)难芯克悸诽岣卟牧蠎?yīng)變響應(yīng)性，先后為探索低維碳在輕質(zhì)仿生智能材料中的應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，課題組進(jìn)一步從提高碳電極電化學(xué)活性、增強(qiáng)與離子相互作用的角度出發(fā)，成功制備了具有快速大變形響應(yīng)特性的碳氮二維納米片電極驅(qū)動(dòng)器件。
研究人員表示，低維碳電致動(dòng)主要源于離子在電場(chǎng)下的遷移、吸附、累積溶脹行為。該電極特有的微孔尺寸、分布以及與離子液體強(qiáng)相互作用，使電極內(nèi)部離子的嵌入嵌出表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)應(yīng)變特性。研究人員利用這些特性，設(shè)計(jì)出撲翼飛行、線性運(yùn)動(dòng)、蛇形爬行等多種多自由度運(yùn)動(dòng)形式仿生驅(qū)動(dòng)材料，有望在仿生機(jī)器人、智能傳感、微機(jī)電系統(tǒng)、生物醫(yī)療、航天航空等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
據(jù)了解，研究具有類生物活性的離子響應(yīng)型智能人工肌肉材料，通過(guò)調(diào)節(jié)離子傳輸和材料微觀結(jié)構(gòu)應(yīng)變，實(shí)現(xiàn)仿生驅(qū)動(dòng)功能，是功能仿生材料領(lǐng)域的重要和熱點(diǎn)學(xué)科。但目前材料中難以控制的復(fù)雜無(wú)序微觀環(huán)境，造成內(nèi)部離子傳輸和應(yīng)變的無(wú)序性和不均勻性，使得宏觀離子驅(qū)動(dòng)材料響應(yīng)緩慢。
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