柔性驅(qū)動(dòng)器有別于普通驅(qū)動(dòng)器，不但能夠?qū)⒛芰哭D(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，而且具有柔性的特點(diǎn)，在人造肌肉、柔性機(jī)器人、微型機(jī)器手臂等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)柔性電子與熱管理課題組與中國(guó)航天科技集團(tuán)西安微電子技術(shù)研究所和澳大利亞新南威爾士大學(xué)合作，利用石墨烯極低的平面熱膨脹系數(shù)以及具有電熱效應(yīng)的特點(diǎn)，共同研制了基于石墨烯納米片的超薄型柔性機(jī)械手（驅(qū)動(dòng)器）。該柔性機(jī)械手（驅(qū)動(dòng)器）的厚度小于0.2mm，具有雙層結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)彎曲，并用來(lái)制備柔性手指、柔性手掌、柔性章魚(yú)爪等器件，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)抓取和舉起等動(dòng)作。該項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)在于：1）通過(guò)界面工程實(shí)現(xiàn)了石墨烯納米片在復(fù)合膜中的取向分布，從而讓復(fù)合膜具有了良好的導(dǎo)電性和很小的平面膨脹系數(shù)；2）能夠通過(guò)電壓（3-48V）的精細(xì)控制實(shí)現(xiàn)柔性驅(qū)動(dòng)器的定量彎曲；3）加工工藝簡(jiǎn)單、高效，可規(guī)?；a(chǎn)。

相關(guān)成果發(fā)表于期刊Carbon上（Electro-thermally driven flexiblerobot arms based on stacking-controlled graphite nanocomposites, 2019, 152:873-881, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.06.075），王華濤副教授和吳韜教授為論文的共同通訊作者。

圖1. 柔性驅(qū)動(dòng)器的制備工藝圖

圖2. 柔性驅(qū)動(dòng)器復(fù)合膜的顯微結(jié)構(gòu)示意圖和SEM照片

圖3 柔性驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和性能表征（a）結(jié)構(gòu)示意圖和彎曲機(jī)理；（b）雙層結(jié)構(gòu)的室溫照片和（c）高溫下的彎曲（d）驅(qū)動(dòng)器電熱回路結(jié)構(gòu)圖和（e）實(shí)物圖、（f）彎曲圖；（g、h）雙層結(jié)構(gòu)良好的柔性；（i、j）驅(qū)動(dòng)器彎曲圖和多次循環(huán)測(cè)試

圖4. 柔性手掌抓取物體

圖5. 柔性章魚(yú)爪抓取物體

本文來(lái)自高分子科學(xué)前沿，本文觀點(diǎn)不代表利特納米立場(chǎng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者。