具有許多氧官能團(tuán)的氧化石墨烯（GO），由于其強(qiáng)烈的水-GO相互作用以及在堆疊的GO片內(nèi)可實(shí)現(xiàn)超快地傳輸水分子，有望用于對(duì)濕度敏感的傳感器和執(zhí)行器中。在過(guò)去的五年中，基于GO的防潮執(zhí)行器顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)于其他對(duì)刺激敏感的材料。研究者們受到自然有機(jī)體的啟發(fā)，通過(guò)合理組裝GO基執(zhí)行器，成功開發(fā)了各種具有防潮功能的軟機(jī)器人。此處，對(duì)基于GO的水分響應(yīng)型軟機(jī)器人開發(fā)的里程碑進(jìn)行了總結(jié)。另外，對(duì)其工作機(jī)制，設(shè)計(jì)原則，當(dāng)前成就和前景也進(jìn)行了全面審查。值得一提的是，基于GO的軟機(jī)器人正處于自動(dòng)化智能設(shè)備的發(fā)展前沿。
Figure 1. GO和水分子之間的相互作用。a）GO溶液的照片。b）GO紙的照片和橫截面SEM圖像。c）水分子和石墨烯之間的結(jié)合能。d）GO納米片內(nèi)水傳輸路徑的示意圖。e）水透過(guò)GO紙的示意圖。f-h）在不同的相對(duì)濕度下GO紙的X射線衍射圖，拉曼光譜和側(cè)向摩擦力。
Figure 2.GO基執(zhí)行器的設(shè)計(jì)原理和工作機(jī)制。基于a）材料梯度，b）結(jié)構(gòu)梯度和c）濕度梯度的水分響應(yīng)性GO基執(zhí)行器的生物模型，典型方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。出色的執(zhí)行性能：d）過(guò)去5年，GO基執(zhí)行器的曲率變化和e）響應(yīng)時(shí)間。
Figure 3. 受生物啟發(fā)的軟機(jī)器人。a）抓地力。b）冰壺。c）滾動(dòng)。d）彎曲。e）爬行。f）扭曲。g）自我修復(fù)。
該論文由吉林大學(xué)張永來(lái)教授和清華大學(xué)孫洪波教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)于2021年發(fā)表在Adv. Sci.期刊上。原文：Bioinspired Soft Robots Based on the Moisture-Responsive Graphene Oxide。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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