离子对于生物体生命活动起着核心作用，参与神经信号传递、肌肉收缩调控等生命过程，是器官组织执行复杂而有序微观运动和宏观变形过程的重要基础。因而，研究具有类生物活性的离子响应型智能人工肌肉材料，通过调节离子传输和材料微观结构（分子构象、孔结构、晶格等）应变，实现仿生驱动功能，成为功能仿生材料领域的重要和热点学科。
由于目前材料中难以控制的复杂无序微观环境，造成了内部离子传输和应变的无序性和不均匀性，使得宏观离子驱动材料响应慢，如水凝胶、导电高分子的慢溶胀致动行为。因而，如何实现离子快速响应和稳定大变形等高性能，成为国际上智能材料领域具有挑战性的研究课题。
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员陈韦课题组从材料微观有序结构调控入手，利用离子定向传输和短程传输的研究思路来提高材料应变响应性。先后采用了高电荷传输、高力学强度和各向异性结构物性的碳纳米管和石墨烯作为结构单元，由下而上构筑了由低维碳多层次组装有序电极和聚电解质组成的新型电致变形材料，实现空气中1-3V、1-10Hz低电压刺激下的快速大应变驱动性能。
近期，该课题组进一步从提高碳电极电化学活性、增强与离子相互作用角度出发，设计制备了新型碳氮二维纳米片电极材料，并成功构筑了具有快速大应变响应的电化学驱动器。研究表明，低维碳电致动主要源于离子在电场下的迁移、吸附、累积溶胀行为。正是由于该电极特有的微孔尺寸、分布及与离子液体强相互作用，使得电极内部离子的嵌入嵌出表现出优异的电化学应变特性。
该工作得到国家自然科学基金、江苏省杰出青年自然科学基金、科技部港澳台合作专项和科技部重大科学研究计划的资助。