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            中科院蘇州納米所在石墨烯光驅(qū)動器及其應(yīng)用研究中取得進展


            來源:中國商務(wù)新聞網(wǎng)科技頻道

            [導(dǎo)讀]  中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員陳韋課題組在基于石墨烯的高性能光驅(qū)動器件的研究方面取得了新的進展。他們將碳納米管與石墨烯復(fù)合,充分發(fā)揮石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)提高界面接觸性能,以及碳納米管的良好力學(xué)與導(dǎo)熱能力,并且刻意地引入了界面熱應(yīng)力,從而獲得了卷曲的石墨烯-碳納米管/聚合物的雙層膜結(jié)構(gòu)。
            中國粉體網(wǎng)訊  光驅(qū)動器件可以把光能直接轉(zhuǎn)化為機械形變,而無需通過齒輪等機械傳送裝置的轉(zhuǎn)換,具有遠程的、無接觸、無損傷、易操控等特點,尤其是太陽光中幾乎具有無窮無盡的光能,因此,光驅(qū)動器件在實際應(yīng)用中具有巨大的前景,同時也吸引了眾多研究工作者的興趣。光驅(qū)動器件研究的關(guān)鍵之一,是發(fā)展在光照下具有能量轉(zhuǎn)化特性的材料。碳納米管、石墨烯等納米材料因其獨特的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的光學(xué)、力學(xué)等特性,在光驅(qū)動的研究領(lǐng)域得到了廣泛的使用和發(fā)展。

              最近,中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員陳韋課題組在基于石墨烯的高性能光驅(qū)動器件的研究方面取得了新的進展。他們將碳納米管與石墨烯復(fù)合,充分發(fā)揮石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)提高界面接觸性能,以及碳納米管的良好力學(xué)與導(dǎo)熱能力,并且刻意地引入了界面熱應(yīng)力,從而獲得了卷曲的石墨烯-碳納米管/聚合物的雙層膜結(jié)構(gòu)(圖1)。該復(fù)合薄膜具有優(yōu)異的可逆光驅(qū)動性能,在光照射下可在數(shù)秒的時間內(nèi)從卷曲的形狀展開成平直的形狀,當(dāng)光照撤出后,可快速恢復(fù)到其最初的卷曲形狀,從而具有類形狀記憶特性。

              在該光驅(qū)動薄膜的基礎(chǔ)上,他們發(fā)展了一系列光驅(qū)動器件,包括光控智能窗簾(圖2a)。在無光照時呈完全卷曲狀態(tài),而當(dāng)外界有強太陽光入射時,即能自動展開覆蓋窗戶遮擋入射光;利用該卷曲結(jié)構(gòu)作為鉸鏈的光控智能盒子。在光照下,該盒子可以自動打開,將內(nèi)部的物體暴露在光照下,而當(dāng)光照消失后,光控盒子則自動地關(guān)閉(圖2b-c);進一步將這種卷曲的薄膜首尾相連形成一個閉合的圓圈,從而發(fā)展出一種特殊的光驅(qū)動機器人。在光照下,該機器人可以模擬坦克的運動形式,包括快速移動、翻越障礙以及爬臺階(圖3)。以上這些原型器件揭示了該卷曲的石墨烯光驅(qū)動薄膜在仿生機器人、智能家居、太陽能板、太陽帆等實際應(yīng)用中的發(fā)展前景。相關(guān)論文近日發(fā)表于《先進材料》上(Advanced Materials, 2015, 27, 7867)。

              該工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部港澳臺合作專項的資助、江蘇省杰出青年自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金以及中科院對外合作重點項目的資助。

            圖1. 卷曲的石墨烯雙層光驅(qū)動薄膜



            圖2.(a)光控智能窗簾,(b-c)光控智能盒子



            圖3. 基于石墨烯復(fù)合智能薄膜的光驅(qū)動機器人
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