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2D材料

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Nanosheet执行器提升了150次重量

13 Oct 2017 彼得格里芬 
这些执行器快速,强大,不知疲倦。信贷:性质
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将电力转化为运动是从机器人到药物递送的技术根源的挑战,并且由称为致动器的装置进行。美国的研究人员提出了一种由钼二硫化物的纳米蛋白酶制成的电化学执行器(MOS2)能够始终超过数百周期举重150倍。该设备可以循环高达1 Hz,比以前通过类似的设备实现的速度快得多。

Mos.2 具有与石墨类似的结构,具有强粘合原子的层,但层之间的弱键。这意味着它可以剥离以形成纳米片,然后重新包装以形成具有高表面积比的薄膜。通过称为离子插入的方法,可以将大量的电化学电量作为离子储存在材料中,这是可再充电电池电极中使用的相同机制。写作 自然罗格斯大学的狂欢Chhowalla和同事描述了材料如何利用这些离子的运动来驱动致动器在有用的长度尺度上。

离子插入使运动

研究人员装置的原理是从离子插入施加的机械应变。正离子插入到MOS中2 当它置于合适的离子溶液中时。离子采取将带负电的纳米片更靠近在一起,这使得材料在平面外方向上的合同。这导致垂直平面的膨胀,导致结构变长和更薄。

尺寸变化的程度取决于插入离子的浓度,Chhowalla和他的团队通过在MOS之间的电压施加电压而变化2 薄膜和参比电极也在溶液中。当膜的电压相对于溶液为阴性时,在材料内嵌入更多的正离子并且延长。正电压击退阳离子并缩短胶片。

要将这种效果转化为运动,研究人员使用柔性Kapton梁作为MOS的基板2 电影。通过在系统上施加电压,长度的变化感应在基板中的应变,使其弯曲并用作致动器。

执行器性能

Chhowalla和他的团队发现,在-0.3V和0.3V之间交替的电压足以强制塑料光束的有用程度。驱动电压的循环频率变化,并实现了大约1Hz的最大光束振荡。尽管诱导曲率的幅度开始于速度快于约0.8Hz,但是仍然比类似装置证明的速度更大,这通常仅以0.00025Hz操作。

研究人员在0.2Hz下测量超过8000个循环的曲率,发现没有降解迹象。这是一个有望的指示,该装置对电化学和机械疲劳具有鲁棒性。该团队还证明了使用涂层条的提升装置能够升高其自身重量的150倍。

Rutgers大学的研究团队提出的技术显然是令人印象深刻的概念证明。还有待观察是如何将离子解决方案中的致动器开发到有用的设备中的致动器,以及是否可以缩放。

 

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