用纳米材料制造的光驱动人造肌肉

用纳米材料制造的光驱动人造肌肉

据Nanowerk新闻报道，中国研究人员在先进材料("等离子体辅助氧化石墨烯人造肌肉")中发现了一种等离子体辅助整体人造肌肉，它可以独立地充当一个功能齐全的运动系统，而不需要装配或连接。
人造肌肉的低成本集成设计包括由嵌入氧化石墨烯或还原氧化石墨烯的金纳米棒组成的复合层均匀双层结构和热膨胀聚合物层(PMMA)。
不同长径比的金纳米棒赋予石墨烯纳米复合材料可调谐的波长响应。这使得制造一种光敏人造肌肉成为可能，它可以在没有关节的情况下进行复杂的类似肢体的运动。
结合金纳米棒高等离子体特性和波长选择性的协同效应，石墨烯良好的柔韧性和导热性，人造肌肉无需进一步集成即可实现全功能运动，可通过波长敏感光活化进行重构。
当光热加热时，两层变形的不匹配导致明显的弯曲，从一层复制肌肉样收缩，从另一层膨胀。

整体人工肌肉微型机器人。两者Light-assisted手。a)通过将一组残疾手骨架(PDMS)与人造肌肉集成，制作出一只光辅助手的示意图。b)真实设备的照片。c)在不同情况下对人工肌肉手的光寻址操纵。d-f)响应光的捕蝇草机器人。d)光驱动捕蝇草示意图。中脉和须缘纤毛减少，可明显卷曲;没有还原氧化石墨烯的区域轻微卷曲。e)捕蝇草机器人的照片。f)捕蝇草机器人的轻操作。捕蝇器可以捕捉或释放某些东西，只需打开或关闭灯光。g)蜘蛛迷你机器人照片。h)光寻址操作示意图。i)蜘蛛机器人的光驱动行走。红外激光照射在腿上，局部加热引起腿弯曲，导致重心位移向前移动。(经Wiley-VCH Verlag同意转载)

为了演示复杂多足机器人的光寻址操作，该团队开发了一个整体蜘蛛机器人。
他们在蜘蛛的每条腿上都画上了三个节点(见图g)。尽管蜘蛛是在2D电影上塑造出来的，但由于腿的弯曲，它在光线照射下可以变形为3D结构。
当激光束一个接一个照射到蜘蛛腿上时，蜘蛛腿一个接一个弯曲，从而引起蜘蛛重心的位移。这样，研究人员就可以控制蜘蛛机器人向前倾，并以平均每秒2.5毫米的速度向正确的方向移动。
研究者们认为他们的工作的桥梁之间的差距理想的仿生运动系统的要求和现实的限制,并减少大量的离散部分,后处理步骤的数量,和制造时间,从而为生物提供了新的机会援助和仿生微型机器人遥控操作。

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