近年来，智能驱动材料以其杰出的性能获得了科学和工程领域的高度重视，这些领域包括人工肌肉，传感器、形状记忆和机器人制造。驱动材料可将电、光、热、水梯度等能量转化为机械能用来驱动自身运动。目前各种新颖的双层结构驱动材料已经研制成功，但是这种结构驱动材料，不仅无法自发地连续转化能量，驱动连续运动，而且受限于组成材料自身的结构与性能，在驱动效率及速度、机械稳定性、灵敏度等方面还存在不足。　　在本论文的研究中，结合石墨烯和聚多巴胺两种材料的各自优点，设计了一种水梯度驱动响应层状结构材料。首先制备出大尺寸氧化石墨烯（GO），然后采用原位法制备还原氧化石墨烯—聚多巴胺（RGO-PDA）纳米复合片的分散液，再采用真空抽滤自组装的方法将RGO-PDA纳米复合片组装成宏观尺度的层状结构纳米复合薄膜。　　采用傅立叶红外光谱（FTIR）、激光拉曼（Raman）、X射线光电子能谱分析（XPS）、原子力（AFM）、扫描电镜（SEM）等表征手段确定了这种薄膜的结构特征，即由还原氧化石墨烯—聚多巴胺的纳米复合片，以高度有序堆叠的方式组装而成层状结构纳米复合薄膜。在这种纳米复合薄膜中，力学强度优良而柔韧的大尺寸还原氧化石墨烯纳米片构成了驱动器的“骨架”，对湿度敏感的聚多巴胺附着于还原氧化石墨烯纳米片上，类似附在“骨骼”上的“肌肉”用以驱动材料运动。　　采用了X射线衍射仪（XRD）、FTIR、电化学工作站、数码相机研究了复合薄膜在湿度梯度环境中的结构演变行为、响应灵敏度、响应可逆性。发现当薄膜上下表面存在湿度梯度时，截面方向会发生不对称膨胀，形成一种可逆的双层结构材料，使薄膜发生可逆的弯曲运动。调控环境相对湿度（RH）可精确控制薄膜弯曲速度。本文实验中观察到薄膜驱动器的弯曲速度可达到1000°/s，是迄今文献报道速度最快的湿度驱动器。此外，这种膜具有高度的灵敏性，它能够捕捉人类对周围环境产生的微弱湿度波动信号。　　利用层状结构纳米复合薄膜驱动材料的快速自驱动特性，本文制备了滚动行走机器装置、“蜻蜓”机器模型及装载机模型，这些机器概念模型能够在无需外部能源供应体系的条件下，自发从周围空气水汽中提取能量驱动自生地不断地运动。微型“装载机”模型在弱的湿度梯度驱动下，可举起超过自身42倍重量的物体。采用该材料还制备了湿度传感器，这种传感器具有高灵敏度，快速动态响应及低的运行电压，其响应速度已经达到目前文献报道的最快的级别（10-2s）。