中國粉體網(wǎng)訊  材料智能化一直是材料科學領域的研究熱點,而基于智能材料的響應器件更是因其巨大的應用前景、深遠的社會意義和重要的經(jīng)濟價值成為研究者們追求的目標。目前，通過制備雙層/多層材料結(jié)構體系，利用材料組分的非均勻性實現(xiàn)對外界環(huán)境變化的響應特性是實現(xiàn)材料智能化的主流方法。當外界環(huán)境改變時，雙層/多層智能材料會發(fā)生彎曲、扭曲等形變，進而實現(xiàn)對其的驅(qū)動與操控。但這種雙層/多層材料在反復形變的過程中，存在材料層與層間粘附性變差的隱患，這個問題限制了此類智能薄膜的穩(wěn)定性。 

石墨烯作為一種具有單原子厚度的二維材料，憑借著高機械強度、透明性、導電性、物理化學穩(wěn)定性和出色的生物兼容性，成為智能器件開發(fā)領域的理想材料。然而，實現(xiàn)石墨烯材料的智能化并非易事。我們知道石墨烯的制備方法主要有機械剝離、化學氣相沉積法、外延生長法、化學剝離法等。其中，化學氧化剝離法制備的石墨烯氧化物材料表面具有豐富的含氧官能團， 這為其表面、界面特性的剪裁提供可能。然而，如何有效控制其含氧官能團分布梯度，實現(xiàn)其智能化驅(qū)動，是一個公認的難題。

近期，吉林大學孫洪波教授和張永來教授帶領的研究團隊在其首創(chuàng)的“激光還原石墨烯氧化物”的研究基礎上，提出的利用太陽光還原石墨烯氧化物，并控制其還原梯度剪裁石墨烯氧化物薄膜表面、界面特性的新方法, 可以一步直接制備出具有含氧官能團分布梯度的石墨烯雙層結(jié)構薄膜。這個方法可以基于一種材料體系，實現(xiàn)“雙層”結(jié)構特性。在利用石墨烯優(yōu)良特性的同時，可以避免異質(zhì)材料多層結(jié)構穩(wěn)定性差的問題。結(jié)合第一性原理計算模擬分析，我們得出造成濕度驅(qū)動響應的內(nèi)在原因是薄膜兩面對水分子吸附能力的差異。利用這種類型的濕度響應石墨烯智能薄膜，成功制備了可以夾取實物的機械手，具有物體輸運特性的濕度響應絨毛以及爬行機器人。

這一研究成果受到國際關注: Nature雜志以“Sunshine drives graphene machines” 為題亮點(Highlight)介紹了這個工作, 高度贊揚石墨烯智能薄膜的獨特優(yōu)勢, 并指出其未來令人驚喜的應用前景。 最后，我們相信利用光學手段進行石墨烯氧化物薄膜的智能化改性是一種綠色、環(huán)保、低成本、高效的制備方式。光學手段不僅為石墨烯智能薄膜的研究提供了新的思路，還為智能材料的驅(qū)動帶來無限可能。