AFM：用于仿生軟機(jī)器人應(yīng)用的高性能 MXene/碳納米管電化學(xué)致動(dòng)器

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發(fā)布時(shí)間：2024-07-19
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離子電化學(xué)致動(dòng)器通過電化學(xué)誘導(dǎo)離子遷移將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在仿生軟體機(jī)器人中展現(xiàn)出巨大潛力。然而，由于電極材料和致動(dòng)器性能的影響，它們的應(yīng)用仍然受到限制。

鑒于此，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所王冉冉、合肥工業(yè)大學(xué)胡穎等人開發(fā)了一種基于MXene/碳納米管（CNT）異質(zhì)結(jié)構(gòu)電極的離子致動(dòng)器，并實(shí)現(xiàn)了模仿人類的靈巧觸摸操作。

在這種MXene/CNT異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，一維CNT化學(xué)互連成層狀二維MXene納米片，增加了它們的層間距，提高了機(jī)械穩(wěn)定性，并提高了比表面積，從而有利于離子遷移和存儲(chǔ)以及電化學(xué)驅(qū)動(dòng)。因此，MXene/CNT致動(dòng)器可以在2.5 V電壓下輸出優(yōu)異的機(jī)械變形，包括大的峰峰值變形（位移24 mm，應(yīng)變1.54％），寬頻率響應(yīng)（0.1–15 Hz），大的力（5 mN）和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

該執(zhí)行器可用于構(gòu)造人造手指，在易損的智能手機(jī)屏幕上實(shí)現(xiàn)輕柔、多點(diǎn)、可變頻率和協(xié)同觸摸，包括按電話號(hào)碼撥打電話和敲擊電子鼓。特別是，該手指可以以高頻率（13 Hz）敲擊鼓面，超過了真人手指可以達(dá)到的敲擊頻率，這展示了其在人機(jī)交互中的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

W. Zhang, K. Jin, Z. Ren, L. Li, L. Chang, C. Zhang, R. Wang, B. Li, G. Wu, Y. Hu, High-Performance MXene/Carbon Nanotube Electrochemical Actuators for Biomimetic Soft Robotic Applications. Adv. Funct. Mater. 2024, 2408496.

https://doi.org/10.1002/adfm.202408496

信息來源：能源技術(shù)情報(bào)

上一個(gè): 我國(guó)科學(xué)家在高性能聚合物熱電材料研制方面取得重要進(jìn)展

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