Isopropanol Modified Hydrocarbon-Based Polymer: Toward an Environmentally Friendly Large-Deformation Soft Actuator

环境友好型 碳氢化合物 执行机构 聚合物 材料科学 化学工程 变形(气象学) 软质材料 纳米技术 复合材料 高分子科学 高分子化学 化学 有机化学 计算机科学 工程类 人工智能 生物 生态学
作者
Yifan Li,Suqian Ma,Zirui Liu,Hao Zhang,Hui Xu,Yunhong Liang
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.4c05430
摘要

Ionic polymer-metal composites (IPMCs) with deformability are proposed as promising candidates for artificial muscles. However, the deficiencies of their most commonly used perfluoro polymer (Nafion) substrate cause non-negligible restrictions on its development. In this study, a novel environmentally friendly hydrocarbon-based IPMC is fabricated as an alternative to Nafion-based IPMC and successfully exhibits superior electrochemical characteristics (strip resistance reduced by 46% and capacitance increased 13-fold) and deformation performance (tip displacement of 41 mm at 3 V). Given its merits of fluorine-free, low cost (1/20 of Nafion), and no significant back relaxation, the hydrocarbon-based polymer is anticipated to be a possible solution to overcome the inherent drawbacks of perfluorinated substrates. Additionally, a series of multiform ultralow voltage (≤2.5 V) biomimetic flexible grippers are first designed using hydrocarbon-based IPMCs and show potential functionalities for capturing, orientating, and ejecting in fields such as biomimetic robotics, narrow-space engineering tasks, and design of miniature gripping devices.

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