Actuatoren die verschillende omgevingsstimuli kunnen omzetten in mechanisch werk, hebben een groot potentieel onthuld voor het ontwikkelen van slimme apparaten zoals zachte robots, micro-elektromechanische systemen (MEMS), en automatische lab-on-a-chip-systemen. Over het algemeen, dubbellaagse structuren worden veel gebruikt voor het ontwerp en de fabricage van op stimuli reagerende actuatoren. In het afgelopen decennium, om snelle en grootschalige vervorming na te streven, grote inspanningen zijn besteed aan de ontwikkeling van nieuwe slimme materialen. Daten, verschillende stimuli-responsmaterialen/-structuren zijn met succes ontwikkeld en gebruikt voor bimorfe actuatoren.

Onlangs, grafeen en grafeenoxide (GO) die een reeks uitstekende fysische/chemische eigenschappen bezitten, zijn naar voren gekomen als een nieuw type slim materiaal voor het ontwerp van actuatoren. Verschillende op grafeen gebaseerde bimorfe actuatoren zijn met succes gerapporteerd. Echter, deze actuatoren zijn alleen in staat tot eenvoudige vervorming, zoals buigen. Voor zover wij weten, minder aandacht is besteed aan de verfijnde controle van hun vervorming. Ondanks enkele eerdere werken die hebben gemeld dat de buigrichting kan worden gecontroleerd door de van een patroon voorziene beperkte laag, hun vervorming wordt passief beperkt door de anisotrope mechanische weerstand. Momenteel, de ontwikkeling van bimorfe actuatoren die actieve en programmeerbare vervorming mogelijk maken, blijft een uitdagende taak.

In een nieuw artikel gepubliceerd in het in Peking gevestigde Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers van Jilin University en Tsinghua University presenteren een zelfherstellende grafeen-actuatorzwerm die programmeerbare 3D-vervorming mogelijk maakt door SU-8-patroonarrays te integreren met GO. In tegenstelling tot eerder gepubliceerde werken, de actuatorzwerm kan actieve en programmeerbare vervorming realiseren onder vochtactivering. Hier kunnen de SU-8 patroonarrays worden gefabriceerd in elke gewenste structuur, waarin een individueel SU-8-patroon kan worden beschouwd als een inerte laag. In combinatie met de onderste GO-laag, elke SU-8-structuur kan een individuele bimorfe actuator vormen en actief vervormen onder stimulatie.

In dit verband, deze SU-8/GO dubbellaagse arrays kunnen worden beschouwd als een zwerm actuatoren (actuator-1, aandrijver-2, en actuator-n). Onder externe stimulatie, elke actuator vervormt individueel, en de vervorming van de hele structuur is de collectieve koppeling en coördinatie van de actuatorzwerm. Daarom, door de grootte te regelen, vorm en oriëntatie van de SU-8 patronen, meer complexe vervormingen kunnen worden geprogrammeerd. Dit werk demonstreert een nieuwe manier om de vervorming van dubbellaagse actuatoren te programmeren, uitbreiding van de mogelijkheden van bestaande bimorph-actuatoren voor toepassingen in verschillende slimme apparaten.