成果簡介
導電金屬有機框架 (MOF) 最近因其高表面積和快速離子遷移而被應用於電活性離子致動器。然而，它們的驅動性能需要在高轉換效率和大應變方面得到提升。本文，中科院蘇州納米所張珽課題組在《Adv. Mater. Technol》期刊發表名為「Hierarchical Carbon Nanotube-Supported Conductive Metal–Organic Framework Nanosheet toward High-Strain Ionic Soft Actuator」的論文，研究通過設計分層的基於Cu-MOFs的活性材料組裝了軟離子致動器，該活性材料由通過羧基多壁碳納米管 (Cu-CAT@MWCNT) 共價橋接的導電鄰苯二酚 (Cu-CAT) 納米片組成。
得益於Cu-CAT@MWCNT 電極的大機電變形和快速響應速率，組裝的軟致動器具有16.6 mm的大位移和 0.52% 的高彎曲應變（±3 V 的交流電）和高能量轉換效率（ 3.02%) 具有超過 10 000 次循環的循環穩定性（頻率範圍為 0. 1-10 赫茲）。此外，還展示了組裝在機器人上時抓取物體的能力。基於Cu-CAT@MWCNT混合材料的電極指出了構建具有改進性能的軟執行器並拓寬其應用的可行途徑
圖文導讀
圖1、棒片狀Cu-CAT@MWCNT的製備及其結構和物理表徵
圖2、合成後的Cu-CAT@MWCNT電極材料的物理化學表徵
3、棒片狀Cu-CAT@MWCNT的電化學性能。
圖4、致動器的電化學表徵
圖5、基於 Cu-CAT@MWCNT/PVDF 的執行器的執行性能
小結
綜上所述，通過集成由與羧基 MWCNT (Cu-CAT@MWCNT) 橋接的導電 Cu-CAT納米片組成的活性電極，開發了一種針對高性能離子軟執行器的協同策略。受益於Cu-CAT納米片和MWCNT的協同效應，該致動器表現出良好的驅動性能，具有高彎曲應變、高能量轉換效率和優異的驅動穩定性，這可歸因於分級多孔結構和導電性的耦合。作者相信，這種協同策略可以為合理設計用於廣泛應用的高性能電化學執行器開闢一條潛在途徑。
文獻：
https://doi.org/10.1002/admt.202200258
