近年来，离子型电活性聚合物驱动器因其可以在较低电压下产生理想形变而备受关注，然而，此类驱动器的驱动响应速度较慢、主/被动层界面存在致命的脱粘问题极大地限制了其实际应用。
最近，本课题组与东北大学材料学院张滨教授研究组合作，成功研制出一种新型聚酰亚胺/金/铋（PI/Au/Bi）电化学驱动器。该器件的驱动原理为：在-1 V的低电压化学刺激条件下，介电材料的聚酰亚胺在纳米金属Bi的辅助下发生可逆氧化还原反应，电解液中的阳离子及水分子在PI分子链内发生可逆的嵌入/脱出；同时，随着电化学刺激条件的改变，主动PI层厚度随之改变，并发生显著的体积变化，从而在被动PI层的约束下产生形变，这一变形能力可以由主/被动层厚度动态可调。由于新型驱动器的主动/被动层实现了无物理界面的一体化，不仅有效地解决了驱动器使用寿命短和工作稳定性差的问题，且纳米金属Bi的引入极大地促进了PI的氧化还原反应，使驱动器的应变响应速度高达0.18% s-1，经应变幅为10.8%的5×103周次疲劳加载后，器件仍保持原应变幅93.1%的可逆应变量。由这一新型PI/Au/Bi驱动材料制成的机械手在-1 V电压刺激下可轻松抓起自身重量196倍的物体。
由于新型PI/Au/Bi电化学驱动器材料具有较大的柔性，且与人体肌肉具有相似性，因此，其在软体机器人用材料、微型驱动材料及生物医疗等领域具有广泛的应用前景。该工作不仅揭示了铋增强的离子型电化学驱动器的机理，且发现了低介电常数聚合物替代导电聚合物作为驱动器材料的新用途。
上述研究结果发表在J. Mater. Chem. A, 2020, DOI: 10.1039/C9TA13003A。
