氧化石墨烯薄膜实现编程控制形变_教育

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2026-01-27 09:00:45

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加拿大麦吉尔大学科学家成功研制出一种超薄氧化石墨烯薄膜，并能通过编程控制其折叠形状，如同“会动的折纸”，能自主移动、折叠、扭转，甚至感知自身动作。两篇相关论文分别发表于新一期《材料视野》和《先进科学》杂志。

这项突破为研制出更柔软、更安全、适应性更强的机器人奠定了坚实基础，这些机器人未来可用作在体内穿行的医疗机器人、随体温变化而变形的可穿戴装置，乃至能响应环境变化的智能包装。

尽管氧化石墨烯薄膜在柔性机器人和自适应执行器领域潜力巨大，但其实际应用长期受限：传统材料易碎、难以规模化生产，且无法完成复杂或可控的运动。

为此，团队另辟蹊径，开发出兼具强度与柔韧性的新型氧化石墨烯薄膜。这种轻质材料不仅安全可靠，适用于人机交互场景，还能在无重型电机或刚性结构的前提下，实现多样化的精细运动。

团队利用该材料构建出对环境敏感的动态结构。例如随湿度而变化，某种折纸装置可在潮湿时自动展开，干燥后重新闭合；另一款结构则嵌入微量磁性颗粒，借助外部磁铁即可远程操控，无需电池或导线。

氧化石墨烯本身具有导电性，且电阻随弯曲程度改变。这一特性使材料在驱动形变的同时，也能“感知”自身的动作，集执行与传感功能于一体——既是“肌肉”，也是“神经”。

这项进展标志着全球首款可重构、多功能的传感—执行一体化超材料正式问世。它不仅能完成复杂的程序化运动，还可按需定制形状变化，并实现实时反馈，为未来柔性机器人、智能穿戴和自适应系统提供了全新路径。（记者刘霞）