浙大高超课题组开发出超快响应的形状记忆高分子/石墨烯复合材料

形状记忆高分子材料可以在外界刺激下按照既定的程序变形，这使得它在驱动器、传感器、药物传输等方面具有巨大的应用前景。由于高分子材料本身的低导热系数和缓慢的链运动速率，形状记忆高分子材料的响应速度较其它形状记忆材料（如形状记忆合金）仍然具有很大的差距。

近日，浙大高超（共同通讯）、许震（共同通讯）团队与马列（共同通讯）团队及其他合作者共同努力，突破了这一响应速度难题。该项工作以高度可拉伸的石墨烯气凝胶为模板，在其内部构筑由聚己内酯（polycaprolactone，PCL）纳米薄膜（2.5～60 nm）搭建而成的形状记忆网络。其中，石墨烯纳米网络作为快速能量转换和能量注入通道，PCL纳米网络作为快速能量传递和形变载体。这种具有PCL/石墨烯互穿网络结构的气凝胶纳米复合材料在电信号刺激下，响应时间仅为50毫秒，响应速度达175±40 mm/s，最大形变约100%。

传统形状记忆高分子共混复合材料和复合气凝胶（本文）

复合气凝胶材料的微观结构

石墨烯/PCL复合气凝胶的形状响应性能

石墨烯/PCL复合单片的形状记忆行为

石墨烯/PCL复合气凝胶的应用

该快速响应的超轻复合气凝胶材料具有广阔的应用前景，可被设计为超快速熔断器来保护精密电路，在过载情况下，可在134 ms 内断路，保护用电器。同时，它还可以与电磁铁结合，做为微型振荡器。该工作以“Millisecond Responseof Shape Memory Polymer Nanocomposite Aerogel Powered by Stretchable GrapheneFramework”为题发表在ACS Nano 上。