福建師范大學陳魯倬團隊Nanoscale封面論文：濕度與光驅動的碳納米管-紙/高分子復合材料致動器

【引言】

致動材料是一種可以將化學能或者物理能轉化為機械能的智能材料。到目前為止，許多研究人員已經研發出各種各樣的致動器，這些致動器可以由電能、熱能、光能或濕度驅動。然而，目前大多數的致動器都是由單一刺激源驅動的，這限制了其應用的領域。

【成果簡介】

4月11日，Nanoscale在線發表題為“Humidity- and light-driven actuators based on carbon nanotube-coated paper and polymer composite”的封面論文（Outside Front Cover Paper）。通訊作者為福建師范大學物理與能源學院的陳魯倬副教授，研究報道了一種基于碳納米管（CNT）、紙和高分子復合材料的濕度驅動及光驅動的致動器，該致動器具有雙向彎曲形變的能力。由于CNT-紙復合材料具有較高的吸濕膨脹系數，高分子聚合物具有較高的熱膨脹系數，在受到光照或者濕度刺激時，兩者之間的體積變化差很大。因此，致動器可由光或濕度驅動，并展現出很大的彎曲形變（受濕度驅動時曲率達1.2 cm-1，受近紅外光驅動時曲率高達1.6 cm-1）。最后，利用該致動器的特性制作了一個智能夾，該智能夾能夾持自身寬度4倍、重量為單個致動器20倍的物體。隨著進一步的研究和發展，這種多重驅動的致動器可用于各種環境，在許多領域有很大的應用前景，包括人工肌肉、機器人、仿生應用等。

上述研究工作得到國家自然科學基金、福建省杰出青年科學基金、福建省高校杰出青年科研人才計劃等的資助。

【圖文導讀】

圖1. Nanoscale 2018年第18期本文封面

圖2. 雙重驅動的碳納米管-紙/高分子復合材料致動器

（a）不同狀態下致動器的光學照片，在環境濕度RH=90 %的條件下（左圖），在環境濕度RH=60 %的條件下（中圖），近紅外光照射時（右圖）；
（b）不同狀態下致動器彎曲機制示意圖。

圖3. 基于碳納米管-紙/高分子復合材料致動器的智能夾

智能夾可夾持移動比自身大的物塊：（a）智能夾的初始狀態；（b，c）夾子兩端張開；（d）夾子抓住物塊；（e，f，g）夾子提起并移動物塊；（h，i）夾子釋放物塊。

文獻鏈接：Zhou P., Chen L*, et al. Humidity- and light-driven actuators based on carbon nanotube-coated paper and polymer composite, Nanoscale, 2018, 10, 8422.

本文由福建師范大學物理與能源學院投稿

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