本網(wǎng)訊 近日，我校材料與化學(xué)學(xué)院安徽省健康睡眠家居產(chǎn)品工程研究中心（課題組網(wǎng)站：https://ergolab.ahau.edu.cn/index.htm）陳玉霞教授團(tuán)隊(duì)在《Chemical Engineering Journal》(中科院一區(qū)TOP，IF=15.1) 發(fā)表生物質(zhì)智能柔性驅(qū)動(dòng)材料相關(guān)最新研究論文，題目為“High-performance cellulose nanofibers-based actuators with multi-stimulus responses and energy storage”。
智能驅(qū)動(dòng)材料因其在微型化機(jī)器人、集成電子和可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用前景而受到了極大的關(guān)注。然而，通過(guò)一種簡(jiǎn)單而有效的方法同時(shí)實(shí)現(xiàn)敏感的多重刺激響應(yīng)性、較好的能量存儲(chǔ)能力和適當(dāng)?shù)臋C(jī)械性能仍然是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。本研究采用靜電自組裝方法，將帶負(fù)電荷的納米纖維素、聚多巴胺協(xié)助四氧化三鐵納米粒子附載的MXene納米雜化物（PMF）和帶正電荷的碳納米管（CCNT）結(jié)合，構(gòu)筑了具有儲(chǔ)能功能的CPMFT復(fù)合薄膜濕度/磁響應(yīng)驅(qū)動(dòng)器。各組分之間機(jī)械纏結(jié)和多重作用力的協(xié)同效應(yīng)賦予了復(fù)合薄膜良好的拉伸強(qiáng)度（70.9 MPa）。同時(shí)，得益于CNF和PMF的水致膨脹效應(yīng)、CCNT的內(nèi)部疏水通道以及PMF的電磁性能等組分優(yōu)勢(shì)和獨(dú)特的層狀多孔結(jié)構(gòu)，優(yōu)化后的復(fù)合薄膜驅(qū)動(dòng)器在濕度梯度刺激下展現(xiàn)出較高的彎曲速度（100.5°/s）、超短的驅(qū)動(dòng)時(shí)間（<2.0 s）、優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性（>1005次）和良好的磁響應(yīng)性。此外，復(fù)合薄膜還可作為超級(jí)電容器在0.5 mA/cm2 時(shí)面積比電容量達(dá)到33.5mF/cm2，并且在5000次充放電循環(huán)后電容保留率為80.5%。結(jié)合這些優(yōu)點(diǎn)，復(fù)合薄膜驅(qū)動(dòng)器被加工成不同運(yùn)動(dòng)模式的軟體機(jī)器人、執(zhí)行連續(xù)動(dòng)作的機(jī)械抓手和監(jiān)測(cè)周?chē)鷿穸茸兓募呻娐废到y(tǒng)等。
材料與化學(xué)學(xué)院的博士后魏潔和馬超副教授為該論文的共同一作，陳玉霞教授為通訊作者，北京理工大學(xué)的邵自強(qiáng)教授為共同通訊作者，我校為論文第一完成單位與通訊單位。該工作得到國(guó)家資助博士后研究人員計(jì)劃（GZC20230019）、生物源纖維制造技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目（SKL202305）資助。（文圖/陳玉霞 編輯/張飛 預(yù)審/汪鐘凱 審核/夏曉昀）
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151393
