通过微管状石墨烯网络克服水凝胶中的水扩散限制用于软体执行器
材料科学
2023-09-01 v1 软凝聚态物质
应用物理
摘要
基于水凝胶的软体执行器可在敏感环境中工作，弥补了刚性机器与软物质交互的鸿沟。然而，尽管刺激响应性水凝胶可发生高达约90%的极端可逆体积变化，水凝胶执行器中的水传输通常受其孔隙弹性行为限制。对于聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)，致密表皮层的形成进一步损害了其驱动性能。本文表明，将仿生微管石墨烯网络引入总孔隙率仅5.4%的PNIPAM基体中，可在不牺牲机械稳定性的前提下，将驱动动力学显著提升约400%、驱动应力提升约4000%，从而克服水传输限制。该石墨烯网络同时提供无束缚光控和电驱动驱动。我们预期该概念通过结合响应性与二维材料，为增强软物质功能提供一个通用平台，并为设计软智能物质铺平道路。
引用
@article{arxiv.2303.13878,
title = {Overcoming water diffusion limitations in hydrogels via microtubular graphene networks for soft actuators},
author = {Margarethe Hauck and Lena M. Saure and Berit Zeller-Plumhoff and Sören Kaps and Jörg Hammel and Caprice Mohr and Lena Rieck and Ali Shaygan Nia and Xinliang Feng and Nicola M. Pugno and Rainer Adelung and Fabian Schütt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.13878},
year = {2023}
}
备注
Shared First-authorship: Margarethe Hauck and Lena Marie Saure