烯碳材料在人工肌肉领域的应用进展

作     者：温烨烨 任明 邸江涛 张锦 Yeye Wen;Ming Ren;Jiangtao Di;Jin Zhang

作者机构：北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家研究中心北京大学纳米化学研究中心 中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院 北京石墨烯研究院 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2022年第38卷第9期

页      面：7-22页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

基　　金：北京分子科学国家研究中心(BNLMS-CXTD-202001) 中国科学技术部(2016YFA0200100,2018YFA0703502) 国家自然科学基金(52021006,51720105003,21790052,21974004)资助项目~~ 

主　　题：烯碳材料 人工肌肉 应用 结构 功能 

摘      要：随着仿生机器人、智能控制及人工智能等领域的发展，传统的机械驱动方式已无法满足相关领域对致动系统提出的柔性、高效及多源刺激响应性等要求，因此需发展新型的人工肌肉材料。以碳纳米管和石墨烯为代表的烯碳材料具有轻质、高强、高电导率和柔性等特征，在人工肌肉领域展现出了巨大的应用潜力。以烯碳材料为基元构筑宏观组装体材料，或以烯碳材料为添加相制备纳米复合材料，可在微观和宏观架起桥梁，实现烯碳材料在人工肌肉领域的应用。本文基于上述两种应用形式，综述了烯碳材料在人工肌肉领域的应用进展。首先从一维纤维和二维薄膜的烯碳人工肌肉宏观表现形态出发，介绍了既作为结构材料，又提供了响应、驱动功能的烯碳材料在人工肌肉中的应用。接着从机电性能、可编程的响应形变以及传感功能三个方向，介绍了烯碳材料作为增强赋能相在人工肌肉材料中的功能性应用。最后阐述了基于烯碳材料人工肌肉的机遇与挑战。