近期，吉林大學(xué)張永來教授、清華大學(xué)孫洪波教授與新加坡國立大學(xué)仇成偉教授在Advanced Material雜志上以封面文章在線發(fā)表了題為 “Plasmonic-Assisted Graphene Oxide Artificial Muscles” 的研究論文。該論文利用石墨烯與金納米棒復(fù)合材料制備了光敏感的仿肌肉驅(qū)動器件（HAM），運用巧妙的設(shè)計方法，無須集成組裝過程，實現(xiàn)了復(fù)雜的肢體動作和多足運動,在光驅(qū)動仿生機器人方面取得了突破性的進展。
　　在仿生機器人的設(shè)計中，模仿肌肉作用的驅(qū)動部位是實現(xiàn)運動的關(guān)鍵。目前，驅(qū)動器研究集中于對驅(qū)動方法或環(huán)境刺激的控制，然而特定的驅(qū)動器件往往只能實現(xiàn)單一的變形。此外，目前仿生機器人多采用電驅(qū)動方式，需要集成能源部件，或外接能源供給裝置，使得系統(tǒng)在小型化方面受到制約。
　　針對這一難題，科研者利用石墨烯材料具有良好的導(dǎo)熱性和機械性能，石墨烯氧化物材料導(dǎo)熱性能大大降低的特點，采用激光還原石墨烯氧化物對材料導(dǎo)熱性能進行改性，實現(xiàn)“關(guān)節(jié)”部位導(dǎo)熱性能改變。將具有一定的負熱膨脹系數(shù)的石墨烯、石墨烯氧化物材料與具有較大熱膨脹系數(shù)的PMMA材料結(jié)合，可在光熱條件下產(chǎn)生單一的圓弧狀彎曲，利用激光局部還原石墨烯氧化物材料，改性區(qū)域的彎曲程度大大提高，響應(yīng)時間加快，可形成類似肌肉牽拉作用的關(guān)節(jié)彎曲效果。科研者還進一步加入了金納米棒，提升了材料的光熱轉(zhuǎn)化效率，加速了膨脹材料的形變。此外，金納米棒材料獨特的波長選擇特性，不僅為光驅(qū)動方法提供了光強、時間的調(diào)控方法，還增加了波長調(diào)控方法。利用這一原理，科研者成功完成了微型仿生蜘蛛的爬行過程、仿生捕蠅草捕獲過程，和仿生手各關(guān)節(jié)的逐一控制彎曲，體現(xiàn)了HAM設(shè)計的靈活性，這一工作為微型仿生機械運動提供了新的設(shè)計理念。