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    人工肌肉驅動對電容依賴問題破解

    2021-02-02 中國科學報 陳彬
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      哈爾濱工業大學與國內外多所高校合作,通過優化人工肌肉智能材料驅動性能,解決了其電容依賴性問題,并為后續設計具有無毒、低驅動電壓的高性能驅動器提供了新的理論基礎。相關研究成果日前在線發表于《科學》。

      據共同通訊作者、哈爾濱工業大學教授冷勁松介紹,智能材料是指可以在外界激勵下做出主動響應的新材料。這種材料在人工智能、智能制造、生物醫療、機器人等領域具有廣泛的應用前景。聚合物纖維與碳納米管紗線人工肌肉(以下簡稱人工肌肉)作為一種典型的智能材料,可通過熱、電化學兩種方式實現驅動。

      傳統的人工肌肉只能產生單向驅動,而且需在極低的掃描速率下工作。針對這一問題,研究團隊通過聚電解質功能化策略,改變人工肌肉的零點電位,實現了單一離子嵌入、嵌出的“單極”效應,從而解決了“雙極”效應所導致的驅動性能降低問題,提高了做功效率、能量密度等性能。

      此外,在研究過程中,研究人員還發現了人工肌肉驅動性能隨著電容降低而增強的反?,F象。進一步研究發現,該現象的產生是由于水合離子在高掃描速率或脈沖頻率下,帶動周圍的水分子,從而增大了離子的有效尺寸,提高了人工肌肉性能。

      冷勁松表示,經過優化的人工肌肉具有無毒、驅動頻率高、驅動電壓低、高比能量、高驅動應變以及高能量密度等特性,在空間展開結構、仿生撲翼飛行器、可變形飛行器、水下機器人、柔性機器人、可穿戴外骨骼、醫療機器人等領域,具有巨大的應用潛力。

      相關論文信息:https://doi.org/10.1126/science.abc4538

    打印 責任編輯:張芳丹
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