仿生机器人具有高度的灵活性和适应性等优点，医疗、救援、监控等领域有着巨大的应用潜力。柔性致动器是仿生机器人的重要组成部分，决定了仿生机器人的性能。尽管仿生机器人的研究已经取得了很大的进展，但开发具有大行程、高灵敏度、快速响应、低触发功率和长寿命的柔性致动器仍然是一个巨大的挑战。

近日，北京工业大学张新平教授，马赫副研究员报道了开发了一种基于梯度石蜡（PW）填充的Ti₃C₂T_x Mxenes（MX）薄膜的柔性光驱动致动器。

文章要点

1）MX膜作为具有波长选择性的光吸收体，而嵌入在MX膜中的PW作为驱动材料。与双层结构的致动器相比，这种致动器集成度高，非常薄。厚度的减小大大降低了致动器的热容量，从而提高了性能。

2）在功率密度为120 mW/cm²的光照射下，PW−MX致动器的温度从0升高到45 °C，产生了2.2×10² m⁻¹的显著曲率变化。因此，PW−MX致动器的热灵敏度为4.6 m⁻¹/°C，远远高于其他光热致动器。此外，由于PW−MX致动器具有较小的热容和较高的结构稳定性，因此具有响应时间短（0.38 s）和寿命长（>20000次）的特点。

3）为了突出PW−MX致动器在仿生机器人领域的潜力，研究人员展示了该致动器的两个应用。研究人员首先研制了一个带有PW−MX致动器的尺寸虫机器人。由于其高度的热敏性，尺寸虫机器人可以感知人体的红外辐射，并通过机械运动来响应热变化。此外，尺寸虫机器人也能够在黑暗中工作。此外，受萤火虫和闪闪发光的鱿鱼等生物发光的启发，研究人员研制了一种CdSe/ZnS量子点掺杂的PW−MX致动器。掺杂CdSe/ZnS量子点的PW−MX致动器发射的绿色荧光使其能够在绿叶背景下传递信息和主动伪装。

所开发的PW−MX柔性致动器具有制作简单、集成度高、灵敏度高、波长选择性好、响应速度快、寿命长等优点，具有广泛的应用前景。

参考文献

Xiao Xiao, et al, Flexible Photodriven Actuator Based on Gradient−Paraffin-Wax-Filled Ti₃C₂T_x Mxene Film for Bionic Robots, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c03950

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c03950