用氧化石墨烯紙製成的自摺疊機器正在激發一些研究人員夢想著擁有真實變形金剛和自主搜救機器人的未來。
人類與摺紙擎天柱之間存在許多巨大的工程障礙，但開發出這種新機器的研究人員表示，他們的創新可以更直接地應用於感測器、人造肌肉和可穿戴裝置。
由東華大學的王宏志和張清洪領導的研究人員受到將古代摺紙藝術與現代材料相結合的想法的啟發，這是柔性裝置研究的最新趨勢。但該團隊希望將該領域向前推進一步。
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王說：“我們認為，製作一種不僅可以自我摺疊而且可以自行移動的摺紙裝置會更有趣。” 為了做到這一點，該團隊開發了一種可控制摺疊的氧化石墨烯“紙”，使該團隊能夠製造可以彎曲、抓取或行走的裝置（Sci. Adv. 2015, DOI: 10.1126/sciadv.1500533）。
研究人員從兩種不同的氧化石墨烯薄片溶液開始：一種含有裸露的薄片，另一種含有塗有聚多巴胺的薄片。研究人員過濾這些溶液以捕獲薄片並建立宏觀的氧化石墨烯片。對於每種溶液，研究人員會阻擋過濾器的不同部分，以控制裸露和受保護材料的積累位置。
然後，該團隊將一張片材暴露於氫碘酸中以還原裸露的氧化石墨烯，使其變為疏水性。然而，受保護的氧化石墨烯仍然是親水性的。同一張片材的不同區域因此會排斥或吸收空氣中的水蒸氣，從而在紙張上產生應力，使其摺疊。紅外雷射的熱量可以放大這種應力。
多年來，研究人員一直在研究類似的基於聚合物的裝置，但王表示，新機器在機械上更堅固。
哈佛大學懷斯研究所的物理學家傑西·L·西爾弗伯格說，氧化石墨烯機器也比大多數聚合物前輩更靈活和機動，他沒有參與這項研究。 他說：“這開闢了很多新的可能性。”
本文經《化學與工程新聞》許可轉載 (© 美國化學學會)。這篇文章最初於2015年11月6日發表。