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氧化石墨烯薄膜實現編程控制形變

2026年01月27日08:46 | 來源:科技日報222
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加拿大麥吉爾大學科學家成功研制出一種超薄氧化石墨烯薄膜,並能通過編程控制其折疊形狀,如同“會動的折紙”,能自主移動、折疊、扭轉,甚至感知自身動作。兩篇相關論文分別發表於新一期《材料視野》和《先進科學》雜志。

這項突破為研制出更柔軟、更安全、適應性更強的機器人奠定了堅實基礎,這些機器人未來可用作在體內穿行的醫療機器人、隨體溫變化而變形的可穿戴裝置,乃至能響應環境變化的智能包裝。

盡管氧化石墨烯薄膜在柔性機器人和自適應執行器領域潛力巨大,但其實際應用長期受限:傳統材料易碎、難以規模化生產,且無法完成復雜或可控的運動。

為此,團隊另辟蹊徑,開發出兼具強度與柔韌性的新型氧化石墨烯薄膜。這種輕質材料不僅安全可靠,適用於人機交互場景,還能在無重型電機或剛性結構的前提下,實現多樣化的精細運動。

團隊利用該材料構建出對環境敏感的動態結構。例如隨濕度而變化,某種折紙裝置可在潮濕時自動展開,干燥后重新閉合﹔另一款結構則嵌入微量磁性顆粒,借助外部磁鐵即可遠程操控,無需電池或導線。

氧化石墨烯本身具有導電性,且電阻隨彎曲程度改變。這一特性使材料在驅動形變的同時,也能“感知”自身的動作,集執行與傳感功能於一體——既是“肌肉”,也是“神經”。

這項進展標志著全球首款可重構、多功能的傳感—執行一體化超材料正式問世。它不僅能完成復雜的程序化運動,還可按需定制形狀變化,並實現實時反饋,為未來柔性機器人、智能穿戴和自適應系統提供了全新路徑。(記者劉霞)

(責編:郝孟佳、李昉)

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