研究目的
通过开发一种结合热膨胀与水脱附机制的双活性GO–PDA–Au NPs/PDMS复合薄膜,以增强光驱动碳基双层结构的弯曲性能,并探索其在软体机器人领域的应用。
研究成果
GO–PDA–Au NPs/PDMS复合薄膜由于具有双活性双层结构和金纳米粒子的等离子体效应,相比传统薄膜展现出更高的弯曲幅度和更短的响应时间。该薄膜的多功能性和高驱动强度使其适用于软体机器人领域,包括人工肌肉和无线软体操纵器等应用。
研究不足
弯曲性能受层厚及层间粘结能力的限制。当单层厚度过高时,会出现包括近红外照射下断裂或开裂在内的不稳定弯曲性能。对于厚复合薄膜,需要进一步进行化学改性。
1:实验设计与方法选择:
本研究开发了一种由GO-PDA-Au NPs/PDMS制成的双活性双层复合薄膜。设计原理是用另一种AuNPs增强的热响应层替代传统被动层以提高驱动效率。
2:样本选择与数据来源:
样本包括不同Au NPs浓度的GO-PDA-Au NPs/PDMS复合薄膜。在近红外光照射下采集弯曲幅度和速度数据。
3:实验设备与材料清单:
设备包括用于近红外光照射的光纤耦合激光器、用于温度测量的红外相机以及用于表征的场发射扫描电子显微镜。材料包括氧化石墨烯(GO)、聚多巴胺(PDA)、金纳米颗粒(Au NPs)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
4:实验步骤与操作流程:
通过等离子体处理PDMS后涂覆GO-PDA-Au NPs溶液制备双层薄膜,在近红外光照射下测试其驱动性能。
5:数据分析方法:
测量弯曲角度和响应时间以评估薄膜驱动效率,记录驱动过程中的温度变化以评估光热效应。
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fiber-coupled laser
MLL-III-808
Changchun New Industries Optoelectronics Technology Co., Ltd.
Used to actuate the bending of the bilayer film with 808 nm wavelength.
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infrared camera
FLIR T600
FLIR
Used to measure the temperature variation during actuation.
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field emission scanning electron microscopy
FEI Quanta 450 FESEM
FEI
Used for characterization of the bilayer film.
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