用氧化石墨烯纸制成的自折叠机器正在激发一些研究人员梦想着拥有真实变形金刚和自主搜救机器人的未来。
人类与折纸擎天柱之间存在许多巨大的工程障碍，但开发出这种新机器的研究人员表示，他们的创新可以更直接地应用于传感器、人造肌肉和可穿戴设备。
由东华大学的王宏志和张清洪领导的研究人员受到将古代折纸艺术与现代材料相结合的想法的启发，这是柔性设备研究的最新趋势。但该团队希望将该领域向前推进一步。
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王说：“我们认为，制作一种不仅可以自我折叠而且可以自行移动的折纸装置会更有趣。” 为了做到这一点，该团队开发了一种可控制折叠的氧化石墨烯“纸”，使该团队能够制造可以弯曲、抓取或行走的装置（Sci. Adv. 2015, DOI: 10.1126/sciadv.1500533）。
研究人员从两种不同的氧化石墨烯薄片溶液开始：一种含有裸露的薄片，另一种含有涂有聚多巴胺的薄片。研究人员过滤这些溶液以捕获薄片并建立宏观的氧化石墨烯片。对于每种溶液，研究人员会阻挡过滤器的不同部分，以控制裸露和受保护材料的积累位置。
然后，该团队将一张片材暴露于氢碘酸中以还原裸露的氧化石墨烯，使其变为疏水性。然而，受保护的氧化石墨烯仍然是亲水性的。同一张片材的不同区域因此会排斥或吸收空气中的水蒸气，从而在纸张上产生应力，使其折叠。红外激光的热量可以放大这种应力。
多年来，研究人员一直在研究类似的基于聚合物的设备，但王表示，新机器在机械上更坚固。
哈佛大学怀斯研究所的物理学家杰西·L·西尔弗伯格说，氧化石墨烯机器也比大多数聚合物前辈更灵活和机动，他没有参与这项研究。 他说：“这开辟了很多新的可能性。”
本文经《化学与工程新闻》许可转载 (© 美国化学学会)。这篇文章最初于2015年11月6日发表。