中國(guó)粉體網(wǎng)訊    相關(guān)論文“基于折紙技術(shù)的石墨烯自折疊驅(qū)動(dòng)裝置”日前發(fā)表于《科學(xué)》雜志子刊，《自然》《科學(xué)》網(wǎng)站同時(shí)在首頁(yè)進(jìn)行報(bào)道。哈佛大學(xué)、康奈爾大學(xué)同行對(duì)這種智能可穿戴材料新成果給予高度評(píng)價(jià)，其應(yīng)用前景包括變形衣、外骨骼、微機(jī)器人等。


A圖：一只石墨烯紙制作的人工手在光源明滅中抓取了小物件。
B圖：一個(gè)石墨烯制作的微機(jī)器人在小管中用14秒受控爬行了幾厘米。

　　變形靈感來(lái)源于折紙藝術(shù)

　　石墨烯折紙變形的靈感來(lái)源于中國(guó)古老的折紙藝術(shù)。東華大學(xué)材料學(xué)院先進(jìn)功能材料研究團(tuán)隊(duì)王宏志、侯成義、穆九柯等介紹，他們利用簡(jiǎn)便的抽濾方法，將氧化石墨烯、PDA-氧化石墨烯的納米片組裝成只有微米厚度的“石墨烯紙”，在溫度或光源的控制下，通過納米層之間的水分子吸附與脫附，這張石墨烯紙就能在3秒之內(nèi)，迅速折疊成預(yù)設(shè)的形狀，如此反復(fù)就按一定方向貼地爬行。

　　王宏志表示，這類輕質(zhì)并且具有柔性的二維材料，對(duì)微弱的環(huán)境變化也非常敏感，由此可以“編輯”其形態(tài)，受控產(chǎn)生形態(tài)改變，這使得它們存在多種應(yīng)用可能性。如在服裝領(lǐng)域，可用于“變形衣”設(shè)計(jì)制作，實(shí)現(xiàn)服裝在腕部、肘部等特定部位的收縮及展開；在軍事領(lǐng)域，可以幫助解決士兵“外骨骼系統(tǒng)”機(jī)械部件自重過重的問題。此外，在微機(jī)器人、太陽(yáng)能電池板等領(lǐng)域的應(yīng)用前景也值得期待。

　　智能折紙受國(guó)外同行關(guān)注

　　“石墨烯智能折紙”研究還受到美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、印度、巴西、新加坡等十多家海外學(xué)術(shù)媒體關(guān)注，包括電氣電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)、美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(ACS)、英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)(RSC)在內(nèi)的諸多國(guó)際主流科技組織也相繼報(bào)道了研究工作。

　　來(lái)自哈佛大學(xué)Wyss研究所的物理學(xué)家L·西爾弗伯格表示：“這項(xiàng)工作有兩點(diǎn)令人印象非常深刻，一是大多數(shù)自折疊材料需要幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)折疊，而現(xiàn)在每件事只需要幾秒鐘；二是大多數(shù)材料在折疊時(shí)都是一個(gè)連續(xù)過程，而現(xiàn)在的材料只能夠選擇性地折疊與展開�！�

　　L·西爾弗伯格認(rèn)為，這種自折疊能力打開了一個(gè)完整的材料折紙世界，從智能彈簧到振翅機(jī)器，再到石墨烯。

　　“從折紙藝術(shù)獲得靈感對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，是當(dāng)前非常熱門的領(lǐng)域�！泵绹�(guó)康奈爾大學(xué)物理學(xué)家I·科恩在《自然》報(bào)道中評(píng)述說(shuō)，這項(xiàng)工作對(duì)設(shè)計(jì)單原子層面的折疊非常重要，如果研究者成功達(dá)到這個(gè)目的，他們將能用制造二維材料時(shí)已有的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，獲得多種能夠彈起變成三維材料的二維材料。