A Ti3C2Tx MXene-Based Energy-Harvesting Soft Actuator with Self-Powered Humidity Sensing and Real-Time Motion Tracking Capability

执行机构 材料科学 湿度 能量收集 相对湿度 机械能 跟踪(教育) 光电子学 纳米技术 功率(物理) 电气工程 工程类 物理 心理学 热力学 量子力学 教育学
作者
Peida Li,Nan Su,Zhiyu Wang,Jieshan Qiu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:15 (10): 16811-16818 被引量:68
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c07186
摘要

A smart soft actuator with multiple capabilities of humidity-driven actuating, humidity energy harvesting, self-powered humidity sensing, and real-time motion tracking is reported. It is designed on the basis of an MXene/cellulose/polystyrene sulfonic acid (PSSA) composite membrane. This actuator is driven by asymmetric expansion under a moisture gradient during capture of the chemical potential of humidity to mechanical power. Meanwhile, the gradient moisture chemistry also induces directional proton diffusion to generate electricity with high power density and open-circuit voltage. A good linear correlation between the humidity sensitivity, electrical signal, and bending state of this actuator allows real-time tracking of motion modes with humidity change without an external power supply. This multifunctional soft actuator can be used for engineering smart switches, artificial fingers, and soft robots with trackable and distinguishable motion patterns, as well as sensitive noncontacting humidity sensor and breathing monitors.
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