ACS Appl. Mater. Interfaces：具有自感知能力的软体驱动器

图1. 基于LIG技术的柔性电子器件。a)具有自感知能力和人机交互应用潜力的LIG驱动器的工作机理b) LIG的制备示意图。c) LIG的拉曼光谱表征结果。d)LIG的微观形貌。

北京理工大学先进结构技术研究院郭晓岗副教授团队，在课题组前期激光诱导石墨烯（LIG）研究基础上，提出并设计了一种以LIG为核心功能材料具有自感知能力的软体驱动器。通过LIG材料电热效应，即可实现异质膜结构的热致卷曲变形。同时，由于在驱动器卷曲变形过程中，偏离结构中性面的激光诱导石墨烯材料受到拉伸变形，其电阻随之发生变化；通过提取该电阻变化，可以反演出驱动器的实时卷曲变形，结合Unity 3D软件即可实现驱动器变形状态的实时可视化。本研究中，激光诱导石墨烯材料不仅具有电热驱动能力，同时兼具感知功能。

图2. 具有实时自反馈性能的LIG驱动器。a)实时变形反馈系统的工作机理。b) LIG驱动器电阻随曲率的变化。c) LIG驱动器弯曲变形的实时形状数字反馈结果。d)实际变形与数字反馈结果的误差对比。

首先，通过系统地调控激光诱导石墨烯的制备参数，探索了主要制备参数（激光功率、频率、扫描速度和分辨率）对激光诱导石墨烯电性能、表面形貌的影响规律，对比了不同形貌激光诱导石墨烯的转印效率，为设计柔性传感器和软体机器人奠定了基础。之后，结合理论分析、有限元仿真和实验论证探索了结构参数对弯曲型LIG电热驱动器变形能力的影响，设计了多种能由2D前驱体转变为3D结构的软体驱动器。基于LIG的驱动与传感功能一体化的特点，实现了可穿戴电子设备对柔性机械手的远程操控。

图3. LIG传感器用于手势识别和软体机器手控制。a)LIG传感手套识别不同手势。b) LIG传感器远程控制驱动器的工作原理。c) LIG传感手套远程控制LIG软体机器手。

相关研究成果近期以发表于ACS Appl. Mater. Interfaces。北京理工大学先进结构技术研究院郭晓岗副教授为通讯作者，博士研究生王昊和硕士研究生赵子奋为共同第一作者。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c09973