浙江科技大学沙力争/童欣、纽布伦斯威克大学倪永浩 JMCA:连续履带式自组装实现高灵敏、可逆、可定向控制的湿气驱动器及发电器
2024-08-22 来源:高分子科技
近年来,具有先进功能的可适应、可穿戴且智能的设备已成为材料科学研究的焦点。水是一种无处不在的自然资源,对人类健康和环境平衡至关重要,湿度驱动器利用水的固有特性脱颖而出。因此,研究人员正在积极探索创新方法,以设计出兼具灵活性、恢复性、环境友好性和机械性能的柔性湿度驱动器。然而,开发具有快速响应和恢复速度、大弯曲度和可控变形的湿度驱动器仍然面临着巨大的挑战。
图1:基于CNFs/MXene/CMC复合膜连续履带式驱动器制备示意图
图3a-d显示了MXene/CMC薄膜驱动器在20%至95%相对湿度范围内不同 MXene含量下的弯曲度、响应时间和恢复时间。同时,通过密度泛函理论计算了水、CMC和MXene的静电势 (ESP) 分布(图 3e),揭示驱动器响应机理。
值得注意的是,蛇形连续履带式机器人/驱动器对湿度变化更加敏感,仅需 1.2 秒就能实现360°的最大弯曲角度(图4)。此外,这种基于CNFs/MXene/CMC薄膜的连续履带式湿度机器人/驱动器还具有快速响应和恢复速度快、弯曲度大和变形可控等显著特点(图5)。该研究提出了一种简单而有效的方法,用于制备高效的湿度响应驱动器,其应用领域广泛,包括环境监测、非接触式人机交互、湿气发电以及其他各种智能可控驱动领域。
感谢国家自然科学基金(22308333)、浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划(2022C01066)、天津市制浆造纸重点实验室开放基金(202202)和Canada Research Chair''''s program of the Government of Canada(231308)的资助。
原文链接:https://doi.org/10.1039/D4TA04397A
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(责任编辑:xu)
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