电热执行器,是一种可以将电能转化为机械能的器件,在仿生机器人,人造肌肉,微电机系统等领域有广泛应用。由于石墨烯具有优异的电导率,热导率和机械性能以及独特的负热膨胀系数,石墨烯作为电热执行器的加热层有先天优势。本文通过激光还原氧化石墨烯制备出石墨烯材料,并对石墨烯电热执行器进行了基础性的研究。本文首先探究了用滴涂法制备出高质量氧化石墨烯薄膜的工艺条件。随后从激光雕刻方向,激光还原次数和激光能量密度三个方面,研究了激光加工工艺对激光还原氧化石墨烯(LRGO)电热性能的影响并确定出最优工艺条件。与文献报道的电加热器件相比,基于LRGO的电加热器件稳定温度更高,电热响应更快。然后对LRGO的柔韧性能进行了研究。在经过100次的对折测试后,LRGO薄膜的温度仍然可以被输入功率精确控制,并且其温度分布保持均匀。考虑到LRGO优异的电热性能,超强的柔韧性和抗疲劳性,本文展示了三种基于LRGO的电热应用:便携式柔性薄膜加热器,自定义形状的薄膜电加热器和电热显示器。最后研究了新型石墨烯电热执行器。石墨烯电热执行器展现了可逆的,可控的大弯曲形变(弯曲角度达到270°),这一结果优于文献报道的电热执行器。为了解释这种不同寻常的弯曲形变,提出了一个石墨烯的自交联模型。自交联石墨烯的电热性能随弯曲形变的增加而提升,电热性能的提升又会进一步强化弯曲形变,这种正反馈造就了石墨烯电热执行器的大应变。单个石墨烯电热执行器就相当于一个机械手,能够拿取比自身重10倍多的物体。