石墨烯智能摺紙

古老的摺紙藝術啟發了各種自摺疊式結構和設備的設計，可應用於遠程控制機器人、微流控化學分析、組織工程和人工肌肉等領域。自摺疊式結構迅速出現在科技創新的前沿。該結構可以在不受外力或力矩的作用下，按指定程序完成摺疊－展開等動作。目前，研究人員所設計的自摺疊結構大多需要嚴苛的條件，如電線和電路的連接、高溫度（>100℃）、有機蒸汽、危險的電壓、化學反應、酸性／鹼性溶液等。此外，完成動作的時間也在幾十秒至幾分鐘，甚至是不可逆的。

JiukeMu等人通過抽濾法製備了可自摺疊的石墨烯紙。該石墨烯紙具有雙面結構。一面由還原氧化石墨烯組成，另一面由氧化石墨烯－聚多巴胺組成。兩面具有不同的親疏水性。在光、熱下作用下，由於兩面水分散失快慢不同，該石墨烯紙將發生彎曲。利用這一現象，研究人員設計該石墨烯紙實現了1）按預期形狀的摺疊；2）行走；3）拐彎。相關工作發表在《Scienceadvances》（Science advances (2015) DOI:10.1126/sciadv.1500533）期刊上。

圖1.石墨烯紙的製備及表徵。A)石墨烯紙合成機理。AFM圖及多巴胺聚合前後，石墨烯層片高度圖。B)石墨烯紙的製備方法流程圖。接觸角表徵圖。

圖2A展現了十字形的石墨烯紙在紅外光照條件下，完成盒子形狀的摺疊過程。紅外光照射後，石墨烯紙的摺疊僅需2.6秒。停止照射後，該石墨烯紙恢復初始狀態，全過程僅需18秒。圖2B為全過程中的IR圖。

圖2快速自摺疊的石墨烯盒子

圖3A為紅外控制下，重物的抓取與釋放過程。在人工手的手指上貼上石墨烯紙條帶，在紅外燈照亮後，該手指彎曲，抓取重物。用鑷子夾住人工手，可實現重物的移動。將紅外光關閉後，手指脫離重物。圖3B為在紅外控制下實現的石墨烯紙的前行運動。

圖3手的自動抓取展示及自動前進裝置

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