具有仿生超滑表面的石墨烯执行器

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sdfsdfsdfasdf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,具有高度的自主性、适应性和可靠性的智能机器人技术激发了人们的研究兴趣,智能执行器作为智能机器人完成操作任务的关键部分也因此被广泛研究。针对目前常见的石墨烯执行器多层结构容易在频繁发生形变的过程中脱落及表面功能单一的问题,本论文提出利用飞秒激光制备具有仿生超滑表面的石墨烯执行器,利用其进行液滴收集和输运,并进一步地引入液滴信号检测功能。具体内容如下:1.利用飞秒激光直写技术对真空抽滤制备的氧化石墨烯(GO)薄膜进行还原并同步结构化,在GO薄膜上制备具有仿猪笼草微纳结构的激光还原氧化石墨烯(LRGO),得到LRGO/GO双面薄膜。然后在具有微纳多孔结构的LRGO一侧注入润滑油,在范德华力和毛细力的共同作用下,润滑油可以被稳定地吸附在微纳结构中以形成润滑层,得到引入了仿生超滑表面的oil-LRGO/GO薄膜。接着对LRGO/GO双面薄膜两侧表面的结构、表面化学元素组成进行表征与分析,证明了激光加工后的LRGO表面具有微纳多孔结构,而且氧元素含量明显降低。最后对oil-LRGO/GO薄膜的仿生超滑表面的性能进行表征与分析,证明仿生超滑表面具有较低的接触角和滑动角,各种常见液体都可以在该表面滑动。2.对oil-LRGO/GO执行器的湿度响应性能包括湿度弯曲曲率、响应/恢复时间、长期稳定性进行分析研究,证明润滑油的注入不仅不会影响LRGO/GO执行器的柔性,而且由于润滑层的存在进一步隔绝空气,使得oil-LRGO/GO执行器具有更大的湿度响应弯曲曲率、更快的响应/恢复时间以及更好的长期稳定性。然后利用oil-LRGO/GO执行器的湿度响应性能制备了湿度响应仿生花瓣、仿青蛙舌头执行器,利用oil-LRGO/GO执行器的湿度响应性能与仿生超滑表面的协同作用,制备了可用于液滴收集的仿花朵执行器以及能够通过调控湿度控制液滴的滑动方向的仿捕蝇草执行器。此外,通过进一步地将oil-LRGO/GO执行器与摩擦电纳米发电机原理结合,制备了具有液滴信号检测功能的执行器,使其能够在收集与运输液滴的同时实现液滴信号的感知。综上,本论文利用飞秒激光直写技术还原并结构化GO薄膜,构建具有仿生超滑表面的oil-LRGO/GO执行器,将石墨烯执行器与仿生超滑表面集成,使其不仅可以完成湿度响应形变,还可以实现液滴的收集与输运,而且利用摩擦电纳米发电机原理,将液滴滑过仿生超滑表面时产生的电信号作为执行器对液滴信号的感知,在微流控、液滴定向输运等方面有重要应用潜力,为实现多功能的智能执行系统以及智能机器人提供了新的解决方案。
其他文献
肝癌如今是全球范围内最为普遍的癌症之一,具有较高的发病率与致死率,严重威胁着人类的生命健康安全。当前计算机断层成像技术已经成为肝癌诊断与治疗过程中最为常用的医学成像方法,而在此基础上的计算机辅助肝脏及肿瘤分割则对于术前规划、术中参考与术后评估具有十分重要的指导作用。然而肝脏肿瘤的位置、数量、尺寸、形状等特征因人而异,具有高度异质性的特点,基于图像处理或者传统机器学习的分割算法通常难以有效提取与利用
实现共产主义与中华民族伟大复兴是中国共产党建党之初就确立的"初心"。新时代我们不忘初心的本真更是需要坚守,并高举中国特色社会主义伟大旗帜,坚持中国特色社会主义道路,为实现富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国的奋斗目标而努力。本文基于文献分析法梳理基于不忘初心视角下中国梦的实现路径。
学位
学位
学位
近年来,随着我国精神文明建设工作的不断推进,人民对于美好生活的需求与日俱增,作为满足人们休闲娱乐需求的方式,旅游在人们生活中逐渐占据重要的地位。旅游主体人数的增加、旅游需求的提升,促使旅游产业蓬勃发展,旅游业成为影响国民经济发展的关键产业。但伴随旅游产业的兴盛,旅游主体的行为对旅游地的生态环境也造成了不容小觑的压力和负荷。针对旅游业造成的环境问题,我国十三五规划明确指出要重视旅游产业在生态文明体制
学位
纳米计量标准化及量值溯源是国际纳米技术研究的热点。原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)作为纳米检测技术的基本工具之一,被广泛应用在纳米研究领域。其中AFM扫描图像是探针针尖形貌与样品结构的卷积结果。AFM测量不确定度主要来源于针尖形貌的不确定度,但目前还没有一种有效的方法来精确标定探针针尖形貌。本文主要针对AFM图像盲复原方法进行理论仿真分析及实验探究,具体研究内
以工程陶瓷和纤维增强树脂基复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)为核心的陶瓷/FRP层叠复合装甲构件具有低密度、高比强度、高弹性模量等诸多优点,在轻量化与高防护性方面展现出明显优势,已被广泛应用于装甲防护领域。复合构件制作成型后,仍需对其进行大量孔加工以满足连接装配要求。工程陶瓷和FRP均为典型的难加工材料,采用传统钻削工艺加工时,易在出孔区域产生陶瓷崩边、纤维撕裂等
钛合金因其优异的综合性能而被广泛用于航空航天等高端产业,为了满足更苛刻的使用要求,研究更先进的热处理工艺是经久不衰的研究热点。基于国内外对钛合金热处理机理与强塑性加工工艺的已有研究,本文提出了将热处理(固溶、时效)与强塑性变形(ECAP:Equal Channel Angular Pressing)耦合的新思路。研究中,以Ti-5.4Al-4.1Mo-5V-3Cr-1Zr(Ti-555)为研究对象