近日，我校机械与智能制造学院杨开怀博士、陈贵清博士，依托省级智能装备应用技术协同创新中心，联合福建工程学院翁明岑等研究人员在国际著名期刊《Journal of Applied Polymer Science》上发表论文《Dual-responsive and bidirectional bending actuators based on a graphene oxide composite for bionic soft robotics》（基于氧化石墨烯复合材料的双响应双向弯曲致动器用于仿生软机器人），标志着我校智能装备应用技术协同创新中心在“双高”建设中取得显著阶段性成果。

近年来，智能致动器由于其驱动方式多样、形变类型多样、应用广泛等特点，已成为智能材料的研究热点。然而，只能由单一刺激驱动的传统双层致动器的应用领域受到极大限制。我校机械与智能制造学院研究团队致力于智能材料和智能制造领域相关装备和器件的研发和应用研究工作，依托省级智能装备应用技术协同创新中心，联合福州大学、福建工程学院、厦门理工学院科研团队开展了诸多有意义的研究工作。本次公开发表的研究基于氧化石墨烯(GO)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合材料的双响应和双向弯曲致动器，旨在开发多响应执行器以拓宽驱动器的应用领域。

研究表明该致动器由GO薄膜真空过滤和PET薄膜热压制成（图1）。由于湿膨胀效应，GO/PET致动器可由湿气驱动（图2）。受益于光热转换的能力以及GO和PET之间热膨胀系数的差异，GO/PET致动器可以由光驱动（图3）。

图1  GO/PET 致动器的制造和表征

图2  GO/PET致动器的湿度驱动性能

图3  GO/PET致动器的近红外(NIR)光驱动性能

为了验证执行器在实际应用中的潜力，提出了三种基于执行器的演示模型。第一个模型是仿生花（图4）。通过交替加湿和近红外光照射，可以表现出双向弯曲变形，模仿自然花朵的开合运动。

图4 基于 GO/PET 执行器的仿生花

其次，为了充分利用执行器的双向弯曲变形，提出了一种智能抓手（图5）。所提出的智能抓手可以提供两种抓取方式，包括从物体内部提起（加湿）和从物体外部抓取（光照射），可以适应实际应用。

图5  基于 GO/PET执行器的智能抓手

最后设计了仿生蠕虫机器人（图6），它可以通过控制近红外辐射和加湿的刺激来上下楼。

图6 基于GO/PET执行器的仿生蠕虫机器人

这些研究表明，执行器在智能机器人领域具有巨大的应用潜力。基于GO/PET的多刺激响应致动器可用简单快捷的制备方法获得。不同于以前只能被单一的刺激所驱动的致动器，此致动器在湿度和近红外光的作用下表现出极大的弯曲性能，可用于智能机器人及机械臂。

接下来，机械与智能制造学院将继续组织研究人员，致力于该致动器应用于生物仿生等领域的研究，力争早日实现该致动器在智能制造领域的应用。

（机械与智能制造学院 供稿）