中科院理化所《Langmuir》：基于石墨烯/MXene同轴微纤维的轻量级距离传感器，有助于无损抓取易碎和可变形物体

1成果简介 

随着智能机器人在仓储运输、人类医疗保健和家庭服务中的广泛应用，无损高效的机器人抓取变得越来越重要。然而，用于反馈抓取行为的电流传感器受到制造成本高、体积和质量大、电路复杂和信号干扰的极大限制。为了解决这些问题，本文，中国科学院理化技术研究所 薛面起研究员在《Langmuir》期刊发表名为“Coaxial Graphene/MXene Microfibers with Interfacial Buffer-Based Lightweight Distance Sensors Assisting Lossless Grasping of Fragile and Deformable Objects”的论文，研究制备了基于还原氧化石墨烯（rGO）/MXene-rGO同轴微纤维的轻量级距离传感器，具有界面缓冲器，以帮助机器人机械手的无损抓取。

所制备的距离微型传感器在 50–300 μm 的距离范围内具有91.2 m–1的高灵敏度，116 ms 的快速响应时间，5 μm 的高分辨率，以及 500次周期的良好稳定性。此外，高性能和轻巧的微型传感器安装在机器人机械手上，通过施加在传感器上的位移来反映抓取状态。通过建立微传感信号与抓取状态的相关性，可以实现对目标的安全、无损、有效的抓取和释放。

2图文导读  

图1.将模板辅助冷直接笔书写技术与冷冻干燥和化学还原相结合，具有rGO和TC分散的单轴（a）和同轴（b）超细纤维阵列的示意图。

图2.通过SEM分析了4种微纤维的结构

图3.（a） 四个微距离传感器的距离-响应曲线。（b–e）基于同轴rGO/TC-rGO微纤维的微距离传感器的响应时间（b）、不同距离的传感行为（c）、分辨率（d）和稳定性（e）。

图4.四种微纤维的传感机制示意图

图5.基于rGO/TC-rGO同轴微纤维的距离传感器，有助于成功无损抓取。

3小结 

综上所述，我们将模板辅助冷直笔书写技术与冷冻干燥相结合，成功制备了轻质同轴异质rGO/TC-rGO超微纤维。独特的非均相核-界面-壳结构和界面缓冲液和TC纳米片的引入赋予rGO/TC-rGO微纤维距离传感器高灵敏度、良好的恢复性、高分辨率和超稳定性。此外，采用高性能距离传感器反馈抓取状态，以确保机器人抓手的非破坏性和有效抓取。基于rGO/TC-rGO超细纤维的距离传感器为调节机械手的抓取状态提供了独特的思路。此外，这种超细纤维的设计原理是整合多种材料和结构设计的优点，为高性能轻量化材料的开发提供了一条路径。

文献：

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c00374

▼往期精彩回顾▼四川大学《AS》：单分散超长单壁碳纳米管制备韧性无粘结剂自支撑LiFePO4电极
山东大学《Nano Res》：碳纳米纤维和石墨烯组成的超轻气凝胶球，具有出色的电磁波吸收能力
苏州大学《J Mater Sci》：琼脂/石墨烯导电有机凝胶，具有自修复、粘合和可穿戴特性

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来源：文章来自Langmuir网站，由材料分析与应用整理编辑。

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