Utilizando un flash de cámara estándar, los investigadores convirtieron una lámina ordinaria de óxido de grafeno en un material que se dobla al exponerse a la humedad. Luego usaron este material para hacer un robot de garras y garras con forma de araña que se mueve en respuesta acambio de humedad sin necesidad de energía externa.
"El desarrollo de materiales inteligentes como el óxido de grafeno sensible a la humedad es de gran importancia para la automatización y la robótica", dijo Yong-Lai Zhang, de la Universidad de Jilin, China, y líder del equipo de investigación. "Nuestro método muy simple para hacerEl óxido de grafeno típico inteligente también es extremadamente eficiente. Se puede preparar una hoja en un segundo ".
en el diario Materiales ópticos expresos , de The Optical Society OSA, los investigadores informaron que las láminas de óxido de grafeno tratadas con una breve exposición a la luz brillante en forma de flash de la cámara exhibieron una flexión reversible en ángulos de cero a 85 grados en respuesta al cambio de humedad relativa entre33 y 86 por ciento. También demostraron que su método es repetible y que los robots simples que crearon tienen buena estabilidad.
Aunque otros materiales pueden cambiar de forma en respuesta a la humedad, los investigadores experimentaron con materiales a base de grafeno porque son increíblemente delgados y tienen propiedades únicas como flexibilidad, conductividad, resistencia mecánica y biocompatibilidad. Estas propiedades hacen que el grafeno sea ideal para aplicaciones amplias enPor ejemplo, la excelente biocompatibilidad del material podría permitir que el óxido de grafeno sensible a la humedad se use en sistemas de órganos en un chip que simulan la respuesta mecánica y fisiológica de órganos completos y se usan para el descubrimiento de fármacos y otras investigaciones biomédicas.
Hacer un material sensible a la humedad
Otros grupos han demostrado que el óxido de grafeno puede hacer que la humedad responda a través de una reacción química llamada reducción, que elimina el oxígeno de las moléculas. De hecho, los investigadores demostraron previamente que tanto la luz solar como la luz UV pueden inducir el efecto. Sin embargo, estos enfoques fuerondifícil de controlar con precisión y no muy eficiente.
El equipo de investigación experimentó con el uso de un flash de cámara, que generalmente cubre un amplio rango espectral, como una forma simple y efectiva de crear grafeno sensible a la humedad. Un flash de cámara permitió a los investigadores eliminar oxígeno de un lado o reducirlo.de una lámina de óxido de grafeno. Cuando hay humedad, el lado reducido del óxido de grafeno absorbe menos moléculas de agua, lo que hace que el lado no reducido se expanda y la lámina se doble hacia el lado reducido. Si el material se expone a sequedadaire, se aplana.
Los investigadores descubrieron que mantener el flash a una distancia de 20 a 30 centímetros de la lámina de óxido de grafeno era suficiente para modificar selectivamente la capa superior de la lámina sin penetrar hasta el otro lado. La lámina también debe ser más de5 micras de espesor para evitar que se reduzca por completo por la exposición al flash.
robots de grafeno
Para hacer un rastreador impulsado por la humedad, los investigadores cortaron el óxido de grafeno tratado con flash en forma de insecto con cuatro patas. El rastreador independiente tenía aproximadamente 1 centímetro de ancho y avanzaba cuando aumentaba la humedad. Apagar y encender la humedadvarias veces indujo al rastreador a moverse 3.5 milímetros en 12 segundos, sin suministro de energía externo.
Los investigadores también hicieron una forma de garra al unir ocho cintas de 5 por 1 milímetro de óxido de grafeno tratado con flash en forma de estrella. Cuando hubo humedad, la garra se cerró en 12 segundos. Regresó a una posición abiertadespués de 56 segundos de exposición al aire seco.
"Estos robots son simples y se pueden manipular de manera flexible cambiando la humedad ambiental", dijo Zhang. "Estos diseños son muy importantes porque el movimiento y la captura / liberación son funciones básicas de los sistemas automatizados".
Zhang agregó que la integración del grafeno sensible a la humedad en un sistema de microcanales conectado al controlador de humedad podría permitir un control aún más preciso y otros tipos de robots o máquinas simples. Los investigadores ahora están trabajando en formas de mejorar el control de la flexión del material y estánexperimentar con formas de obtener un rendimiento más complejo con robots hechos de óxido de grafeno sensible a la humedad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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