近日，重慶師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件課題組在國(guó)際期刊《Advanced Functional Materials》（中國(guó)科學(xué)院一區(qū)TOP，影響因子18.5）發(fā)表題為“Ultrafast and Multi-Stimuli-Responsive MXene Soft Actuators via Heterostructure Design for Biomimetic Applications”的研究論文，23級(jí)研究生王渝川為第一作者，龐迪博士為通訊作者，重慶師范大學(xué)為第一單位。
多刺激響應(yīng)驅(qū)動(dòng)器在仿生機(jī)器人、柔性電子及智能傳感領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，然而環(huán)境穩(wěn)定性差、響應(yīng)模式單一和機(jī)械耐久性不足等問(wèn)題制約了其實(shí)際應(yīng)用。該研究設(shè)計(jì)了一種MXene&PVA/CNT&PVA（MP/CP）異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙層薄膜驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)界面化學(xué)調(diào)控與動(dòng)態(tài)應(yīng)變梯度協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了高性能的多場(chǎng)耦合驅(qū)動(dòng)。該薄膜驅(qū)動(dòng)器具有快速的響應(yīng)速度，如在相對(duì)濕度90%時(shí)，0.5 s內(nèi)可實(shí)現(xiàn)516°彎曲并在1 s 內(nèi)快速恢復(fù)；在近紅外光（200 mW/cm2）刺激下，彎曲角度甚至可達(dá)1128°。同時(shí)，該驅(qū)動(dòng)器對(duì)極性溶劑表現(xiàn)出顯著敏感性，并具備優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性和循環(huán)耐久性?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，通過(guò)時(shí)序控制刺激邏輯，MP/CP薄膜可精準(zhǔn)執(zhí)行智能開(kāi)關(guān)調(diào)控、窗簾自適應(yīng)啟閉，并成功驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行走和仿生蝴蝶多模式運(yùn)動(dòng)。
本工作為開(kāi)發(fā)多功能的智能驅(qū)動(dòng)材料提供了新思路，在自適應(yīng)軟體機(jī)器人和環(huán)境交互系統(tǒng)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
