中國粉體網(wǎng)訊  材料智能化一直是材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),而基于智能材料的響應(yīng)器件更是因其巨大的應(yīng)用前景、深遠(yuǎn)的社會(huì)意義和重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值成為研究者們追求的目標(biāo)。目前，通過制備雙層/多層材料結(jié)構(gòu)體系，利用材料組分的非均勻性實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)境變化的響應(yīng)特性是實(shí)現(xiàn)材料智能化的主流方法。當(dāng)外界環(huán)境改變時(shí)，雙層/多層智能材料會(huì)發(fā)生彎曲、扭曲等形變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其的驅(qū)動(dòng)與操控。但這種雙層/多層材料在反復(fù)形變的過程中，存在材料層與層間粘附性變差的隱患，這個(gè)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(jī)械強(qiáng)度、透明性、導(dǎo)電性、物理化學(xué)穩(wěn)定性和出色的生物兼容性，成為智能器件開發(fā)領(lǐng)域的理想材料。然而，實(shí)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(jī)械剝離、化學(xué)氣相沉積法、外延生長法、化學(xué)剝離法等。其中，化學(xué)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(tuán)， 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(tuán)分布梯度，實(shí)現(xiàn)其智能化驅(qū)動(dòng)，是一個(gè)公認(rèn)的難題。

近期，吉林大學(xué)孫洪波教授和張永來教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在其首創(chuàng)的“激光還原石墨烯氧化物”的研究基礎(chǔ)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(tuán)分布梯度的石墨烯雙層結(jié)構(gòu)薄膜。這個(gè)方法可以基于一種材料體系，實(shí)現(xiàn)“雙層”結(jié)構(gòu)特性。在利用石墨烯優(yōu)良特性的同時(shí)，可以避免異質(zhì)材料多層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的問題。結(jié)合第一性原理計(jì)算模擬分析，我們得出造成濕度驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的內(nèi)在原因是薄膜兩面對(duì)水分子吸附能力的差異。利用這種類型的濕度響應(yīng)石墨烯智能薄膜，成功制備了可以夾取實(shí)物的機(jī)械手，具有物體輸運(yùn)特性的濕度響應(yīng)絨毛以及爬行機(jī)器人。

這一研究成果受到國際關(guān)注: Nature雜志以“Sunshine drives graphene machines” 為題亮點(diǎn)(Highlight)介紹了這個(gè)工作, 高度贊揚(yáng)石墨烯智能薄膜的獨(dú)特優(yōu)勢(shì), 并指出其未來令人驚喜的應(yīng)用前景。 最后，我們相信利用光學(xué)手段進(jìn)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(xué)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(dòng)帶來無限可能。