低電壓驅(qū)動(dòng)的大變形應(yīng)變電子離子軟致動(dòng)器在柔性電子、生物醫(yī)學(xué)輔助設(shè)備和軟機(jī)器人等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，有望成為高性能人工肌肉的候選產(chǎn)品。然而，同時(shí)提高驅(qū)動(dòng)響應(yīng)和長(zhǎng)期穩(wěn)定性以及優(yōu)良的彎曲性能仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。在這里，一種精心設(shè)計(jì)的離子交聯(lián)納米復(fù)合膜，由1D細(xì)菌纖維素(BC)納米纖維和2D Ti
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x MXene納米材料組裝而成，用于改善高性能電激活離子驅(qū)動(dòng)器的約束離子傳輸。這種結(jié)合的協(xié)同作用所產(chǎn)生的3D互穿框架，不僅通過(guò)內(nèi)在負(fù)電荷官能團(tuán)的存在來(lái)提高離子選擇性，而且還擴(kuò)展了最初受限的路徑，從而降低了離子轉(zhuǎn)運(yùn)的能量障礙。因此，軟致動(dòng)器的綜合優(yōu)越功能表現(xiàn)出0.88%的大彎曲應(yīng)變和10.8 mm的尖端位移，超穩(wěn)定的循環(huán)性能。此外，本文還展示了軟驅(qū)動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)平板可變形鏡三維自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的跟蹤光束的原型，展示了其在軟機(jī)器人中的潛在應(yīng)用，從而為驅(qū)動(dòng)下一代復(fù)雜智能系統(tǒng)提供了可靠的解決方案。
圖1. 基于dmso處理的PEDOT:PSS柔性電極的交聯(lián)BC-IL-MXene納米復(fù)合膜的制備路線示意圖，以及具有超快速響應(yīng)性能的離子誘導(dǎo)軟致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
圖2. BC-IL-MXene組裝膜的形態(tài)特征。
圖3. BC-IL-MXene納米復(fù)合膜的理化和力學(xué)性能。
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圖4. 合成的納米復(fù)合驅(qū)動(dòng)器的機(jī)電性能。
圖5。BC-IL-MXene驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)性能。
圖6. BC-IL-MXene電子離子驅(qū)動(dòng)器的軟機(jī)器人應(yīng)用。
相關(guān)科研成果由廈門(mén)大學(xué)微納米科學(xué)與技術(shù)研究所Dezhi Wu等人于2023年發(fā)表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147246）上。原文：High-Performance electroionic artificial muscles boosted by superior ion transport with Ti
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x MXene/Cellulose nanocomposites for advanced 3D-Motion actuation.
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723059776?via%3Dihub
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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