震惊！郑州大学研发智能皮影戏致动器，神级科技助力传统文化保护

成果简介

智能设备对多功能软促动器的需求与日俱增，然而，已开发的促动器总是对单一刺激做出响应，要达到应用多样性标准仍具有挑战性。本文，郑州大学翟威、代坤教授等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Multi-stimuli-responsive Ti3C2TX MXene-based actuators actualizing intelligent interpretation of traditional shadow play”的论文，研究提出了一种基于 Ti3C2TX MXene-纤维素纳米须（CNWs）-聚乙烯醇（PVA）/聚二甲基硅氧烷（PDMS）多层膜的双向多刺激响应软致动器（MXCP-P）。

通过将 CNWs 接枝到 MXene 纳米片上，制备出具有梯度分层结构的独立复合膜。由于 MXene 纳米片之间的吸湿性，层间空间的增加有利于水分子的吸附/解吸，从而导致可逆的形状变化和湿度驱动的快速变形。基于 MXene 的高光热转换能力和 PDMS 与 MXene 之间较大的热膨胀系数差，MXCP-P 在自然光的驱动下实现了超大振幅和快速响应。构建了一个动作性能良好的捕蝇草软机器人。将MXCP-P薄膜作为执行器应用于中国皮影戏《孙悟空三打白骨精》等，两者对湿度和光刺激同步表现出卓越的性能。本文启发了多刺激响应软体仿生机器人和智能传统皮影戏的新策略。

图文导读

图1.MXCP-P薄膜的制造和表征

图2. MXCP20-P60 薄膜的湿度响应行为

图3。MXCP20-P60薄膜的光热转换能力分析

图4。MXCP20-P60执行器的光学响应行为

图5。捕蝇草机器人能够自由捕捉和释放。

图6。MXCP20-P60执行器在中国传统文化中的应用

小结

本文呢制作出了一种具有可编程双向弯曲、多重刺激响应和更佳拉伸性能的独立 MXCP20-P60 薄膜。由于 MXene 纳米片具有良好的吸湿能力、非对称微观结构和增加的层间空间有利于可逆体积变化，因此该薄膜作为湿度驱动致动器显示出具有宏观和快速响应能力的可恢复变形。制备出的软双态致动器在光驱动和湿度驱动刺激下具有优异的同步致动性能。制备的 MXCP20-P60 执行器具有多刺激响应和双向弯曲特性，可用于仿生领域、智能家具领域，尤其是中国传统文化领域。MXCP20-P60执行器在皮影戏《孙悟空三打白骨精》等中的应用，展示了柔性执行器卓越的执行性能和巨大的潜力，为执行器的应用提供了新的策略，为弘扬传统文化开辟了新的途径。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118652