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哈工大《Carbon》:石墨烯納米片基超薄柔性機械手

柔性驅動器有别于普通驅動器,不但能夠将能量轉換為機械能,實現驅動,而且具有柔性的特點,在人造肌肉、柔性機器人、微型機器手臂等領域具有廣闊的應用前景。

近日,哈爾濱工業大學柔性電子與熱管理課題組與中國航天科技集團西安微電子技術研究所和澳大利亞新南威爾士大學合作,利用石墨烯極低的平面熱膨脹系數以及具有電熱效應的特點,共同研制了基于石墨烯納米片的超薄型柔性機械手(驅動器)。該柔性機械手(驅動器)的厚度小于0.2mm,具有雙層結構,能夠實現低電壓驅動彎曲,并用來制備柔性手指、柔性手掌、柔性章魚爪等器件,實現物質抓取和舉起等動作。該項目的創新點在于:1)通過界面工程實現了石墨烯納米片在複合膜中的取向分布,從而讓複合膜具有了良好的導電性和很小的平面膨脹系數;2)能夠通過電壓(3-48V)的精細控制實現柔性驅動器的定量彎曲;3)加工工藝簡單、高效,可規模化生産。

相關成果發表于期刊Carbon上(Electro-thermally driven flexiblerobot arms based on stacking-controlled graphite nanocomposites, 2019, 152:873-881, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.06.075),王華濤副教授和吳韬教授為論文的共同通訊作者。

圖1. 柔性驅動器的制備工藝圖

圖2. 柔性驅動器複合膜的顯微結構示意圖和SEM照片

圖3 柔性驅動器的結構和性能表征(a)結構示意圖和彎曲機理;(b)雙層結構的室溫照片和(c)高溫下的彎曲(d)驅動器電熱回路結構圖和(e)實物圖、(f)彎曲圖;(g、h)雙層結構良好的柔性;(i、j)驅動器彎曲圖和多次循環測試

圖4. 柔性手掌抓取物體

圖5. 柔性章魚爪抓取物體

本文來自高分子科學前沿,本文觀點不代表利特納米立場,轉載請聯系原作者。

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