多刺激软执行器来自气溶喷气打印的MXene-纤维素复合材料
Brian Cole1, Yilin Zhao1, Anna Bethke2
1Department of Electrical & Computer Engineering, Duke University, Durham, North Carolina 27708, United States.
Nano letters
|October 20, 2025
概括
研究人员开发了一种使用过渡金属碳化物 (TMC,MXene) 和纤维素纳米纤维 (CNF) 复合材料的气溶喷气打印来制造软机器人执行器的新方法. 这种可扩展的技术使可定制,多刺激响应的微机器人成为可能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机器人工程 机器人工程 机器人工程
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 灵活,可拉伸和合规微机器人的进步需要改进的制造方法.
- 目前的方法在执行器功能可扩展性和设计多功能性方面存在局限性.
研究的目的:
- 为了展示柔软多刺激热力学执行器的增材制造.
- 使用过渡金属碳化物 (TMC,MXene) 和纤维素纳米纤维 (CNF) 纳米材料的复合物.
- 使用气溶喷气打印 (AJP) 实现可扩展和可定制的执行.
主要方法:
- 在聚碳酸 (PC) 膜上喷雾喷涂 (AJP) 水性MXene-CNF薄膜.
- 调整有线和/或无线操作的电热和光热性能.
- 制造尺寸小于5mm2和2.5mm2的设备.
主要成果:
- 在加热低于120°C时实现了完全的可逆性.
- 展示了0.92厘米-1和0.87厘米-1的尖曲线,对于印刷设备.
- 通过对基板两侧的选择性打印实现了复杂的,定向的和可逆的执行模式.
结论:
- 在AJP制造的MXene-CNF系统显示了软机器人应用的重大前景.
- 开发的方法为微机器人执行器提供了增强的可扩展性和设计多功能性.
- 多刺激响应式执行器适用于各种可定制的机器人设计.


