自主“行走”的石墨烯纸

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东华大学王宏志教授课题组从中国传统的折纸艺术中获得灵感使用简单的抽滤方法制备出可以折叠的石墨烯纸。通过纳米层间由温度和光控制水分子的吸附和脱附，石墨烯纸可在数秒之内自动折叠成预设的形状，并可实现移动可转弯。

近日，中国的科研团队（东华大学先进功能材料课题组）已经研发出基于氧化石墨烯的纸，它在温度发生变化时能够做出折叠、运动以及转向等响应。


当用红外激光器对其进行热处理时，纸的不同部位会发生收缩。一旦关闭激光器，纸张便会舒展开来。


研究的灵感来源于中国古老的折纸艺术。这种纸是由两层单原子厚的石墨烯片浸泡在氢氧化合物中制得的。由此即得到了氧化石墨烯和氧化石墨烯-聚多巴胺复合物。


氧化石墨烯不与水反应，但氧化石墨烯-聚多巴胺却能与水反应，该课题组用水浸泡氧化石墨烯，接着将两片层（一层是氧化石墨烯石墨烯片，另一层是氧化石墨烯-聚多巴胺）连接起来。加热时，水分子被释放出来，这使得纸张发生轻微的收缩。水被另一层（石墨烯-聚多巴胺层）吸收。因此，产生了类似于铰链的结构，在某种意义上也就使得纸张的运动变得可设计了。


为了解释这个新的概念，该研发团队将两个片层键接起来制作了一个能够自发形成箱子结构的纸张。


研究者们认为这项新的研究能够推动微机器人和人造肌肉的发展。接下来，研究者们想在更小的尺度（甚至小到纳米尺度）设计出类似的器件，并认为更小尺度的器件在性能会有所差异，他们也希望能够找出差异所在。