1545
2019-04-25
基于师法自然的仿生智能材料一直是先进材料领域的前沿课题之一。其中，离子型电化学驱动器是一种仿生人工肌肉材料，因其轻质、柔软、致动电压低、形变能力大等特点，在仿生机器人、智能传感、生物医疗、航天航空等方面表现出广泛的应用前景。然而，受限于电极材料的无序微/纳结构和低电化学活性，造成离子长程传输和微观形变不均匀性，使得宏观器件表现出应变能耗高、响应速率慢等缺点。因而，如何实现具有低能耗、大变形、快速响应的离子型电化学驱动器是当今国际仿生人工肌肉材料领域极具挑战性的课题之一。
针对上述挑战，南京工业大学、材料化学工程国家重点实验室、化工学院陈苏教授、武观老师等，在国家自然科学基金等项目的资助下，从设计材料的微观有序结构和电化学活性入手，以高效促进离子迁移、累积和电子传导为目标，构筑基于分层结构黑磷/碳纳米管电极材料的电化学驱动器。由于黑磷/碳纳米管材料具有二维/一维分层结构，促进离子迁移和累积，及表面富氧官能团可通过氧化还原反应增强离子耦合，从而构筑的电化学驱动器表现出较为优异的电-化学-机械性能，如低功耗/应变（0.04 W cm-2 %-1），大峰值应变（1.67%），快应变/应力速率（11.57 % s-1; 28.48 MPa s-1），高能量/功率密度（29.11 kW m-3; 8.48 kJ m-3）等性能。基于以上性能，成功实现了人工夹具、扑翼飞行器、仿生花、机械手等仿生驱动器的设计。该研究成果于近日发表在国际重要刊物《Advanced Materials》上。（High‐Performance HierarchicalBlack‐Phosphorous‐Based Soft Electrochemical Actuators in BioinspiredApplications, Adv. Mater. 2019, 1806492.）
图文速递
图1. BP-CNTs/CNTs电化学驱动器的电化学性能。
图2. BP-CNTs/CNTs电化学驱动器的电机械性能。
图3. BP-CNTs/CNTs电化学驱动器的致动机理。
图4. BP-CNTs/CNTs电化学驱动器的仿生应用
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806492
版权与免责声明：
（1） 凡本网注明"来源：颗粒在线"的所有作品，版权均属于颗粒在线，未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已获本网授权的作品，应在授权范围内使用，并注明"来源：颗粒在线"。违反上述声明者，本网将追究相关法律责任。
（2）本网凡注明"来源：xxx（非颗粒在线）"的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责，且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网下载使用，必须保留本网注明的"稿件来源"，并自负版权等法律责任。
（3）如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
