福建师范大学陈鲁倬团队Nanoscale封面论文：湿度与光驱动的碳纳米管-纸/高分子复合材料致动器

【引言】

致动材料是一种可以将化学能或者物理能转化为机械能的智能材料。到目前为止，许多研究人员已经研发出各种各样的致动器，这些致动器可以由电能、热能、光能或湿度驱动。然而，目前大多数的致动器都是由单一刺激源驱动的，这限制了其应用的领域。

【成果简介】

4月11日，Nanoscale在线发表题为“Humidity- and light-driven actuators based on carbon nanotube-coated paper and polymer composite”的封面论文（Outside Front Cover Paper）。通讯作者为福建师范大学物理与能源学院的陈鲁倬副教授，研究报道了一种基于碳纳米管（CNT）、纸和高分子复合材料的湿度驱动及光驱动的致动器，该致动器具有双向弯曲形变的能力。由于CNT-纸复合材料具有较高的吸湿膨胀系数，高分子聚合物具有较高的热膨胀系数，在受到光照或者湿度刺激时，两者之间的体积变化差很大。因此，致动器可由光或湿度驱动，并展现出很大的弯曲形变（受湿度驱动时曲率达1.2 cm-1，受近红外光驱动时曲率高达1.6 cm-1）。最后，利用该致动器的特性制作了一个智能夹，该智能夹能夹持自身宽度4倍、重量为单个致动器20倍的物体。随着进一步的研究和发展，这种多重驱动的致动器可用于各种环境，在许多领域有很大的应用前景，包括人工肌肉、机器人、仿生应用等。

上述研究工作得到国家自然科学基金、福建省杰出青年科学基金、福建省高校杰出青年科研人才计划等的资助。

【图文导读】

图1. Nanoscale 2018年第18期本文封面

图2. 双重驱动的碳纳米管-纸/高分子复合材料致动器

（a）不同状态下致动器的光学照片，在环境湿度RH=90 %的条件下（左图），在环境湿度RH=60 %的条件下（中图），近红外光照射时（右图）；
（b）不同状态下致动器弯曲机制示意图。

图3. 基于碳纳米管-纸/高分子复合材料致动器的智能夹

智能夹可夹持移动比自身大的物块：（a）智能夹的初始状态；（b，c）夹子两端张开；（d）夹子抓住物块；（e，f，g）夹子提起并移动物块；（h，i）夹子释放物块。

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

本文由福建师范大学物理与能源学院投稿

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