Multifunctional Actuator Based on Graphene/PDMS Composite Materials with Shape Programmable Configuration and High Photothermal Conversion Capability

材料科学 执行机构 聚二甲基硅氧烷 石墨烯 光热效应 光热治疗 复合数 纳米技术 复合材料 光电子学 计算机科学 人工智能
作者
Jincong Chen,Yutong Cao,Jiayun Pei,Haiyan Zhao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (26): 31917-31926 被引量:28
标识
DOI:10.1021/acsami.3c06041
摘要

Photoresponsive smart actuators based on carbon materials are attracting increasing attention. However, the low content of carbon materials currently limits the development of carbon material actuators. In this work, we designed and prepared a multifunctional bilayer composite actuator with controllable structures and high photothermal conversion efficiency. The actuator consists of a graphene/polydimethylsiloxane (PDMS) composite layer and a PDMS layer. With an ultrahigh graphene mass fraction (30%), the actuator exhibits a good hydrophobicity, unexpectedly high photothermal conversion performance (from room temperature to 120 °C within 1 s), and rapid photo-response capability. By thermal regulation, ultraviolet laser cutting, and assembly, the actuator can achieve shape programmable configuration in three-dimensional directions. Bionic crawling robots achieve a crawling speed of 0.065 mm/s, and liquid tracking robots achieve a rotational motion of 106°/s, a linear motion of 8.42 mm/s, and a complex "W"-shaped trajectory motion. This work provides a simple and effective method for the preparation and realization of multifunctional actuators based on graphene composite materials.
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