光热力学高效、低成本、高循环寿命的混合型 MXene-聚合物 actuator

光热力学聚合物薄膜 actuator 以其快速能量转化、无线控制和便于微型化等优势，成为软体机器人中值得关注的动态组件。尽管前人期待其性能优越，但仍面临若干设计挑战，包括高运行温度、能量转化效率不足、重复使用寿命有限以及高生产成本等问题，这些因素阻碍了这些 actuating materials 在实际应用中的规模化。本文报道了一种可行方案，通过用 MXene——一种具有最高可达 100% 理论光热转换效率的碳基二维材料取代性能提升纳米粒子，导致开发了 MXene 分散聚合物三层 actuator（MPTA）。广泛的光热和热力学表征表明，MPTA 的性能优于此前报道的 actuator，包括降低的散失功耗需求（0.1 mW cm$^{-2}$ $^\circ$C$^{-1}$）、每单位辐照功率单位时间的显著曲屈能力（0.1$^\circ$ mW$^{-1}$ cm$^{2}$ s$^{-1}$）以及增强的循环寿命，实现至少 1000 次无疲劳运行。我们展示了三个应用：受神经纤维切割启发的花朵、平行操作臂和软体夹爪。此外，这些材料具有成本效益，因而是长期、可逆式运行且高效热转机械能的 optimal choice。