3D 列印的氧化石墨烯軟機器人
3D 列印的石墨烯物體將在某些行業備受追捧，包括電池、航空航天、分離、熱管理、感測器和催化。
在最近的工作中，哈爾濱工業大學的研究人員報告了透過結合直接墨水書寫 (DIW) 和約束乾燥來製備溼敏氧化石墨烯 (GO) 軟機器人 (GOSR)。為此，他們實現了一個統一的 3D 宏觀結構，其中 GO 奈米片在內部高度排列和壓實。
他們在ACS Nano（“3D 列印氧化石墨烯軟機器人”） 中報告了他們的發現。
該團隊指出，之前報道的所有 3D 列印 GO 結構都是高度多孔的。事實上，由於 GO 的超親水特性，GO 墨水中的水含量通常高於 90 wt%，必須在 3D 列印過程之後去除。
為了保持結構均勻性，通常採用冷凍乾燥。否則，3D列印GO結構的風乾會導致毛細力大且不均勻，容易使整個結構曲折。然而，冷凍乾燥過程中冰晶的昇華最終會留下高度多孔的結構。
換句話說，宏觀結構均勻性和 GO 緻密性之間存在兩難選擇。
因為水的蒸發可以誘導 GO 奈米片的壓實，作者決定利用毛細管力而不是避免它。為了保持 GO 結構的均勻性，他們提出了一種通用策略，透過直接墨水書寫和約束乾燥相結合，控制 GO 高度對齊和緻密緻密的 3D 列印 GO 凝膠的收縮過程。
圖 1. (A) 印刷 GO 和 GOSR 的受控收縮過程示意圖。(B) 印刷 GO結構的形狀控制過程。
對於 DIW 技術，GO 油墨的適當流變特性對於油墨的順利擠出和印刷細絲的形狀穩定性是必要的。
為了防止乾燥時變形——由於列印結構周圍不同的空間水蒸發率導致——研究人員採用了 3D 約束，可以任意設計並輕鬆進行 3D 列印（見圖 1B）。
他們還透過控制 3D 約束拐角處的角度以及區域性溼度來展示其 GOSR 的驅動能力。
透過在每條腿上交替滴水滴，3D 列印的氧化石墨烯軟機器人可以在沒有任何外部電源的情況下向前或向後移動。
在總結他們的研究結果時，作者強調，所報道的 3D 列印技術與受約束的乾燥過程相結合，特別是透過角度、位置和角度的精細設計，可以為開發氧化石墨烯軟機器人提供一個多功能平臺具有複雜的水分驅動能力。
