Руководствуясь многовековым искусством складывания бумаги оригами, исследователи из Китая создали из графена материалы толщиной с лист бумаги, которые реагируют на дистанционное управление самостоятельным складыванием.
В основе материала с необычными свойствами — слои оксида графена (листа толщиной в один атом, состоящего из атомов углерода), которые дополнены соединениями из водорода и кислорода. На этот "скелет" наращены слоистые полоски из модифицированного оксида графена, содержащие поры, в которые могут внедряться молекулы воды.
Полоски действуют как губки, поглощая воду из воздуха и набухая в условиях повышенной влажности. При нагревании или под воздействием инфракрасного излучения они выпускают воду, тогда полоски сжимаются, и весь лист из оксида графена сгибается в местах расположение полосок.
"Скорость этого эффекта удивительна, – комментирует научный сотрудник университета Дунхуа в Шанхае (Donghua University) Хунчжи Ван (Hongzhi Wang), один из ведущих авторов статьи. – Вода внедряется и испаряется очень быстро. В ходе одного из экспериментов лента материала с одной полоской модифицированного оксида графена складывалась и раскладывалась за 5 секунд".
Ван и его коллеги использовали слоистый материал, чтобы создать "ходящего" робота, работающего от импульсного света. Так, если направить инфракрасный свет лишь на одну сторону шагающего робота, он сложит лишь эту сторону и в результате повернёт.
Также специалисты Поднебесной получили листы, которые складываются в коробку, и "руку", которая может захватывать и поднимать предметы в пять раз тяжелее собственного веса.
Эксперты считают, что данная разработка — важный шаг на пути к складыванию одноатомных листов графена. Если инженеры достигнут этой цели, они смогут использовать существующую инфраструктуру и опыт в изготовлении двумерных шаблонов, которые затем сами будут собираться в трёхмерные конструкции.
По словам Вана, он и его коллеги планируют развивать технологию дальше для практического применения, например, для использования в конструкции солнечных батарей для космоса. Однако прежде предстоит повысить эффективность используемых материалов. Сегодня эффективность конвертации световой и тепловой энергии в механическую составляет всего лишь 1,8%.
Подробное описание "ходячей графеновой бумаги" опубликовано в журнале Science Advances.
