Новая "бумага" на основе графена может складывать сама себя
Искусство оригами не в первый раз вдохновляет инженеров на самые разные технологические решения. Недавно китайские специалисты использовали слои впитывающего воду материала для создания "бумаги", которая сама принимает различные формы.
Руководствуясь многовековым искусством складывания бумаги оригами, исследователи из Китая создали из графена материалы толщиной с лист бумаги, которые реагируют на дистанционное управление самостоятельным складыванием.
В основе материала с необычными свойствами — слои оксида графена (листа толщиной в один атом, состоящего из атомов углерода), которые дополнены соединениями из водорода и кислорода. На этот "скелет" наращены слоистые полоски из модифицированного оксида графена, содержащие поры, в которые могут внедряться молекулы воды.
Полоски действуют как губки, поглощая воду из воздуха и набухая в условиях повышенной влажности. При нагревании или под воздействием инфракрасного излучения они выпускают воду, тогда полоски сжимаются, и весь лист из оксида графена сгибается в местах расположение полосок.
"Скорость этого эффекта удивительна, – комментирует научный сотрудник университета Дунхуа в Шанхае (Donghua University) Хунчжи Ван (Hongzhi Wang), один из ведущих авторов статьи. – Вода внедряется и испаряется очень быстро. В ходе одного из экспериментов лента материала с одной полоской модифицированного оксида графена складывалась и раскладывалась за 5 секунд".
Ван и его коллеги использовали слоистый материал, чтобы создать "ходящего" робота, работающего от импульсного света. Так, если направить инфракрасный свет лишь на одну сторону шагающего робота, он сложит лишь эту сторону и в результате повернёт.
Также специалисты Поднебесной получили листы, которые складываются в коробку, и "руку", которая может захватывать и поднимать предметы в пять раз тяжелее собственного веса.
Эксперты считают, что данная разработка — важный шаг на пути к складыванию одноатомных листов графена. Если инженеры достигнут этой цели, они смогут использовать существующую инфраструктуру и опыт в изготовлении двумерных шаблонов, которые затем сами будут собираться в трёхмерные конструкции.
По словам Вана, он и его коллеги планируют развивать технологию дальше для практического применения, например, для использования в конструкции солнечных батарей для космоса. Однако прежде предстоит повысить эффективность используемых материалов. Сегодня эффективность конвертации световой и тепловой энергии в механическую составляет всего лишь 1,8%.
Подробное описание "ходячей графеновой бумаги" опубликовано в журнале Science Advances.