一种基于MXene三层复合材料的多响应性软驱动器，具备集成传感功能

《Journal of Materials Chemistry C》：A multi-responsive soft actuator with integrated sensing based on an MXene trilayer composite

软执行器通过光、电、湿度等多刺激响应及集成应变传感与反馈功能，拓展了其在智能机器人及可穿戴设备中的应用。基于MXene/Paper/polyimide三明治复合结构，该执行器利用MXene的高光热转换效率与导电性，结合纸基材料的吸湿膨胀特性及聚酰亚胺的热膨胀效应，实现了多模态驱动与自感知的协同作用。实验展示了其构建柔性仿生夹爪抓取不规则物体、光控非接触开关及光驱动船舶等应用，并成功开发具备自主监测光控操作过程的智能夹爪。该设计为开发多功能软机器人提供了新思路。

　　

在外部刺激下能够产生形状变形的软执行器的快速发展，在软体机器人和可穿戴技术等领域展现出了重要价值。然而，大多数软执行器仅由单一外部刺激驱动，并且缺乏对其变形过程的感知能力，这可能限制了它们在更智能、更便捷的应用场景中的使用。因此，开发具有多刺激响应和集成传感功能的软执行器变得十分必要。在这里，我们设计并制造了一种基于MXene三层复合膜的软执行器，该执行器具备多响应驱动能力，并集成了同时感知功能。MXene/纸/聚酰亚胺三层复合执行器利用了MXene优异的光热转换效率、高电导率以及良好的亲水性，同时结合了纤维素纸的吸湿膨胀特性和聚酰亚胺的热膨胀特性。这种复合结构设计使得执行器能够对光、电和湿度等刺激作出响应从而产生变形，并提供集成式的应变感知和驱动反馈。作为演示，该执行器可用于构建灵活的仿生夹持器来抓取形状不规则的物体、光控无接触开关以及光驱动的船只。此外，还实现了一种能够监测光驱动物体操作过程的自我感知夹持器。这项工作为软体机器人和可穿戴设备中的多刺激驱动及集成传感软执行器提供了一种简单的方法。