中国科学院宁波材料技术与工程研究所Tao Chen课题组--堆叠石墨烯组件的非对称弹塑性实现了可编程的无束缚软机器人

在开发可编程的束缚式软机器人方面，人们的兴趣与日俱增，但也面临着巨大的挑战。在这里，我们通过在拉伸和压缩条件下应用堆叠石墨烯组件（SGA）的不对称弹塑性来应对这一挑战。我们将SGA转移到聚乙烯（PE）膜上，得到的SGA/PE双层膜，该膜表现出快速的变形行为以响应周围温度的变化。通过使用带图案的SGA和/或局部回火预处理，还可以根据需要对此类热诱导变形系统的初始配置进行编程，从而形成具有复杂三维结构的各种驱动系统。更重要的是，与普通的双层驱动器不同，我们的SGA/PE双层在经过严格的回火处理后会自发卷曲成卷，从而可以在红外照明下实现滚动运动，从而产生不受束缚的光驱动电机。SGA的非对称弹塑性赋予基于SGA的双材料，在开发具有高度配置可编程性的无束缚软机器人方面具有广阔的应用前景。

Fig. 1 基于SGA/PE双层膜的可编程热诱导形变系统插图。

Fig. 2 SGA/PE双层膜的制备与表征。

Fig. 3 SGA/PE薄膜的热诱导变形行为。

Fig. 4 SGA非对称弹塑性数值验证。

Fig. 5 通过各种策略可以实现基于SGA/PE的变形系统的可编程配置。

Fig. 6 由SGA/PE双层基本变形单元组成的典型变形系统。

相关研究成果于2020年由中国科学院宁波材料技术与工程研究所Tao Chen课题组，发表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-18214-0)上。原文：Asymmetric elastoplasticity of stacked graphene assembly actualizes programmable untethered soft robotics。