南京航空航天大學(xué)Kai Xiang等研究人員在《J Mater Sci: Mater Electron》期刊發(fā)表名為“The highly stable air-working electro-active ionic polymer actuator based on nitrogen-doped graphene aerogel flexible electrode”的論文，研究使用摻氮石墨烯氣凝膠（3D N-GA）制備了新型電活性聚合物 (EAP) 致動(dòng)器。此外，通過改變原料配比，獲得了一系列不同氮含量的3D N-GA。詳細(xì)研究了氮含量對驅(qū)動(dòng)性能的影響。進(jìn)一步研究了3D N-GA電極材料用量對執(zhí)行器執(zhí)行性能的影響。這種類型的 3D N-GA 致動(dòng)器尚未見報(bào)道。

圖1、摻氮石墨烯氣凝膠制備流程

圖2、GO和不同3D N-GA( x )的XRD圖

圖3、a、b）3DN-GA(1) 的 SEM 圖像。c、d） 3D N-GA(2) 的 SEM 圖像。e、f) 3D N-GA(3)的SEM圖像。g,h)3D N-GA(41) 的 SEM 圖像

圖4、具有3D N-GA電極的電活性離子聚合物致動(dòng)器的示意圖和橫截面SEM圖片

圖5、不同 3D N-GA( x ) 和 3D GA 致動(dòng)器在 3 V 和 0.1 Hz 下的電致位移曲線

綜上所述，首次使用新型 3D 摻氮石墨烯氣凝膠軟電極開發(fā)了軟 EAIP 致動(dòng)器。本文，研究了氮摻雜量和電極材料量對 3D N-GA 致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)性能的影響。3D N-GA(3)的含氮量較高，比表面積較大，3D N-GA(3)作動(dòng)器的作動(dòng)性能最好。此外，隨著電極材料消耗的增加，3D N-GA(3)執(zhí)行器的執(zhí)行性能先增加后降低。當(dāng)電極材料用量為 2 mg 時(shí)，3D N-GA(3) 執(zhí)行器的執(zhí)行性能最好（3 V 下 0.1 Hz 下為 11.8 mm）。3D N-GA 致動(dòng)器表現(xiàn)出很高的致動(dòng)性能，例如低于 3 V 的低致動(dòng)電壓，11.8 mm 的大電致位移和 6 小時(shí)循環(huán)空氣工作耐久性。因此，這種 3D N-GA 執(zhí)行器將在軟機(jī)器人和智能設(shè)備中具有巨大的應(yīng)用潛力。