2021年2月1日從哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲悉,該校冷勁松教授團隊聯(lián)合國內外科研伙伴,在智能材料之一人工肌肉領(lǐng)域取得重大突破,解決了人工肌肉驅動(dòng)性能的電容依賴(lài)性問(wèn)題,為后續設計具有無(wú)毒、低驅動(dòng)電壓、高能量密度的高性能驅動(dòng)器提供了新的理論基礎。1月29日,相關(guān)研究成果以“單極沖程、電滲泵碳納米管紗線(xiàn)肌肉”為題,在線(xiàn)發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
該研究首次發(fā)現通過(guò)聚電解質(zhì)功能化的策略,可實(shí)現人工肌肉智能材料的“雙極”驅動(dòng)轉變?yōu)?ldquo;單極”驅動(dòng),同時(shí)發(fā)現了人工肌肉隨電容降低,驅動(dòng)性能增強的反?,F象,這一重要發(fā)現和突破為人工肌肉后續應用展示了更廣闊的前景。
新型人工肌肉性能更優(yōu)異、結構更簡(jiǎn)單、生物相容性更好,未來(lái),如將這一成果應用到仿生飛行器的驅動(dòng)上,飛行器將更輕盈,將飛得更高、更遠、更久;如應用到生物領(lǐng)域,其無(wú)毒特性將讓醫療機器人具有更好的生物相容性。
目前,新材料正由輕質(zhì)、多功能化向智能化方向發(fā)展。智能材料是指一類(lèi)可以在外界激勵下做出主動(dòng)響應的新材料。碳納米管紗線(xiàn)人工肌肉就是一種典型的智能材料,主要通過(guò)熱、電化學(xué)兩種方式實(shí)現驅動(dòng)。但熱驅動(dòng)受卡諾循環(huán)效率限制,影響其應用潛力。本研究采取電化學(xué)方式驅動(dòng),能量轉換效率更高,克服了傳統人工肌肉存在的局限性,使得其不僅可以收縮而且能夠伸長(cháng),同時(shí)提高做功效率與能量密度,克服了驅動(dòng)性能的電容依賴(lài)性問(wèn)題。
新型人工肌肉具有無(wú)毒、驅動(dòng)頻率高、驅動(dòng)電壓低、驅動(dòng)應變大以及高能量密度等特性,在空間可展開(kāi)結構、仿生飛行器、可變形飛行器、柔性機器人、可穿戴外骨骼、醫療機器人、柔性電子等領(lǐng)域具有巨大應用潛力。
來(lái)源:科技日報
圖片來(lái)源:找項目網(wǎng)
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