“人造肌肉”是一類智能材料，能夠在外加刺激下（例如電場）通過材料的結構改變實現類似真正肌肉的伸縮、彎曲等動作，在生物醫學材料、機器人、傳感器、柔性電子器件等多個領域都有潛在的用途。在人造肌肉研究領域中，仿生柔性離子致動器（ionic actuators），以其低能耗、空氣中高穩定性、變形響應迅速等優點，受到廣泛深入的研究。特別是離子聚合物-金屬復合材料（ionic polymer-metal composite，IPMC）致動器，在柔性電子器件領域有著廣泛的發展前景。不過柔性離子致動器也有不少難以避免的不足，比如輸出力較弱、制備復雜、不耐干燥等等，這大大限制了它的應用范圍。
近日，韓國科學技術院（KAIST）的Il-Kwon Oh課題組在Small 雜志上發表封面文章，研究了三維石墨烯-碳納米管-鎳納米異質結構（G-CNT-Ni）在人造肌肉中的應用。通過該材料和離子聚合物的復合，形成導電三維網狀結構，既能保證人造肌肉的機械性能，又能提高離子導電率（0.254 S?m?1）。基于G-CNT-Ni的人造肌肉具有良好的電活性致動性能，包括更大的彎曲形變、更強的輸出力以及更持久的穩定性。
作者通過連續微波法制備了G-CNT-Ni納米異質結構。其中二茂鎳可以作為催化劑，催化碳納米管在石墨烯表面垂直生長。該材料在商用微波爐中即可完成制備。
隨后，作者將G-CNT-Ni材料和離子聚合物混合，以增強復合層的電導率和機械性能。其中，全氟磺酸樹脂（Nafion）是半結晶聚合物，由不導電的結晶區和導電的非晶區組成。G-CNT-Ni材料的嵌入，可以連接非晶區，從而導致離子更快地傳輸，提高導電率。
復合材料的機械性能的提高非常明顯。當G-CNT-Ni質量分數達到10%時，復合膜的拉伸模量為69.28 MPa，是純全氟磺酸樹脂的2.66倍（26.07 MPa）；拉伸強度也比全氟磺酸膜提高了98%。
隨后，作者對復合膜進行了電活性人造肌肉的致動測試。通過外加電場，加入G-CNT-Ni的復合材料的正弦彎曲偏移曲線更加明顯。其主要原因是該材料具有更強的輸出力。此外，在高頻下，復合膜具有更好地致動性能。持續4小時連續致動下，耐久性能保持在93%的水平。
“人造肌肉”領域其實涉及電致形變、離子導體聚合物等許多熱門方向。或許，這一領域可以拓展許多新材料的應用范圍。
版權聲明：
1.凡本網注明“來源：找試劑”的所有文字、圖片、音頻和視頻文件，版權均為找試劑所有。如需轉載請與4008-955-951聯系。任何媒體、網站或個人轉 載使用時須 注明來源“找試劑”，違反者本網將追究法律責任。 2.本網轉載并注明其他來源的稿件，均來自互聯網或業內投稿人士，版權屬于原版權人。轉載請保留稿件來源及作者，禁止擅自篡改違者自負版權法律責任。 3.本網評論版權中各網友的評論只代表網友個人觀點，不代表本站的觀點或立場。
2019中國500強排行榜發布，23家化工企業14家醫藥企業上榜！（附完整榜單）
2019-08-02 14:03:04
西隴集團成員——上海西隴生化科技有限公司精彩亮相BCEIA 2015
2019-08-01 15:44:06
找試劑網 zhaoshiji.com All rights reserved.
危化品生產經營許可證：滬(普)應急管危經許[2021]205431(FYS)
歡迎來到西隴科學旗下平臺-找試劑！
和我聯系
13681887486
