We report a strategy to increase the linear stroke of nanoporous gold (npg) electrochemical actuator, by incorporating solid and parallel gold layers into npg and form Au/npg multilayer composites. The actuation strokes in the direction perpendicular to layer planes are larger than the rule-of-mixture predictions and can be 20% greater than that of monolithic npg; meanwhile, the multilayer composites are stiffer than the npg monolith. Current study provides an approach to simultaneously increase the actuation strain, the effective stiffness, and mechanical stability of actuation material, and thus global performance of np solid actuator.

1.
J.
Weissmüller
,
R. N.
Viswanath
,
D.
Kramer
,
P.
Zimmer
,
R.
Würschum
, and
H.
Gleiter
,
Science
300
,
312
(
2003
).
2.
J.
Biener
,
A.
Wittstock
,
L. A.
Zepeda-Ruiz
,
M. M.
Biener
,
V.
Zielasek
,
D.
Kramer
,
R. N.
Viswanath
,
J.
Weissmüller
,
M.
Bäumer
, and
A. V.
Hamza
,
Nature Mater
8
,
47
(
2009
).
3.
H. J.
Jin
,
X. L.
Wang
,
S.
Parida
,
K.
Wang
,
M.
Seo
, and
J.
Weissmüller
,
Nano Lett.
10
,
187
(
2010
).
4.
L. H.
Shao
,
J.
Biener
,
H. J.
Jin
,
M. M.
Biener
,
T. F.
Baumann
, and
J.
Weissmuller
,
Adv. Funct. Mater.
22
,
3029
(
2012
).
5.
E.
Detsi
,
P.
Onck
, and
J. Th. M.
De Hosson
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
193101
(
2013
).
6.
J.
Erlebacher
,
M. J.
Aziz
,
A.
Karma
,
N.
Dimitrov
, and
K.
Sieradzki
,
Nature
410
,
450
(
2001
).
7.
J.
Weissmuller
,
R. C.
Newman
,
H. J.
Jin
,
A. M.
Hodge
, and
J. W.
Kysar
,
MRS Bull.
34
,
577
(
2009
).
8.
J.
Biener
,
S.
Dasgupta
,
L.
Shao
,
D.
Wang
,
M. A.
Worsley
,
A.
Wittstock
,
J. R. I.
Lee
,
M. M.
Biener
,
C. A.
Orme
,
S. O.
Kucheyev
 et al.,
Adv Mater.
24
,
5083
(
2012
).
9.
R. C.
Cammarata
and
K.
Sieradzki
,
Annu. Rev. Mater. Sci.
24
,
215
(
1994
).
10.
R. N.
Viswanath
,
D.
Kramer
, and
J.
Weissmüller
,
Electrochim. Acta
53
,
2757
(
2008
).
11.
H. J.
Jin
and
J.
Weissmüller
,
Adv. Eng. Mater.
12
,
714
(
2010
).
12.
J.
Weissmüller
and
J. W.
Cahn
,
Acta Mater.
45
,
1899
(
1997
).
13.
J.
Weissmueller
,
H. L.
Duan
, and
D.
Farkas
,
Acta Mater.
58
,
1
(
2010
).
15.
D.
Kramer
,
R. N.
Viswanath
, and
J.
Weissmüller
,
Nano Lett.
4
,
793
(
2004
).
16.
E.
Detsi
,
S.
Punzhin
,
J.
Rao
,
P. R.
Onck
, and
J. T. M.
De Hosson
,
ACS Nano
6
,
3734
(
2012
).
17.
D. L.
Polla
and
L. F.
Francis
,
Annu. Rev. Mater. Sci.
28
,
563
(
1998
).
18.
S. M.
Ha
,
W.
Yuan
,
Q. B.
Pei
,
R.
Pelrine
, and
S.
Stanford
,
Adv. Mater.
18
,
887
(
2006
).
19.
R.
Pelrine
,
R.
Kornbluh
,
Q.
Pei
, and
J.
Joseph
,
Science
287
,
836
(
2000
).
20.
A.
Lai
,
Z.
Du
,
C. L.
Gan
, and
C. A.
Schuh
,
Science
341
,
1505
(
2013
).
21.
R. H.
Baughman
,
C.
Cui
,
A. A.
Zakhidov
,
Z.
Iqbal
,
J. N.
Barisci
,
G. M.
Spinks
,
G. G.
Wallace
,
A.
Mazzoldi
,
D.
De Rossi
,
A. G.
Rinzler
,
O.
Jaschinski
,
S.
Roth
, and
M.
Kertesz
,
Science
284
,
1340
(
1999
).
22.
R. H.
Baughman
,
A. A.
Zakhidov
, and
W. A.
de Heer
,
Science
297
,
787
(
2002
).
23.
S.
Liu
,
Y.
Liu
,
H.
Cebeci
,
R.
Guzmán de Villoria
,
J.-H.
Lin
,
B. L.
Wardle
, and
Q. M.
Zhang
,
Adv. Funct. Mater.
20
,
3266
(
2010
).
24.
J.
Liang
,
Y.
Huang
,
J.
Oh
,
M.
Kozlov
,
D.
Sui
,
S.
Fang
,
R. H.
Baughman
,
Y.
Ma
, and
Y.
Chen
,
Adv. Funct. Mater.
21
,
3778
(
2011
).
25.
X.
Xie
,
L.
Qu
,
C.
Zhou
,
Y.
Li
,
J.
Zhu
,
H.
Bai
,
G.
Shi
, and
L.
Dai
,
ACS Nano
4
,
6050
(
2010
).
26.
L. J.
Gibson
and
M. F.
Ashby
,
Cellular Solids: Structure and Properties
(
Cambridge University Press
,
UK
,
1997
), p.
186
.
27.
H. J.
Jin
and
J.
Weissmüller
,
Science
332
,
1179
(
2011
).
28.
X. L.
Ye
and
H. J.
Jin
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
201912
(
2013
).
29.
H. J.
Jin
,
L.
Kurmanaeva
,
J.
Schmauch
,
H.
Rosner
,
Y.
Ivanisenko
, and
J.
Weissmuller
,
Acta Mater.
57
,
2665
(
2009
).
30.
H. J.
Jin
,
S.
Parida
,
D.
Kramer
, and
J.
Weissmuller
,
Surf. Sci.
602
,
3588
(
2008
).
31.
A.
Mathur
and
J.
Erlebacher
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
061910
(
2007
).
32.
T. J.
Balk
,
C.
Eberl
,
Y.
Sun
,
K. J.
Hemker
, and
D. S.
Gianola
,
JOM
61
,
26
(
2009
).
33.
H. J.
Jin
,
D.
Kramer
,
Y.
Ivanisenko
, and
J.
Weissmuller
,
Adv. Eng. Mater.
9
,
849
(
2007
).
34.
J.
Biener
,
A. M.
Hodge
,
J. R.
Hayes
,
C. A.
Volkert
,
L. A.
Zepeda-Ruiz
,
A. V.
Hamza
, and
F. F.
Abraham
,
Nano Lett.
6
,
2379
(
2006
).
You do not currently have access to this content.