具有大應變和大應力輸出的輕質人工肌肉在機器人、康復、假肢和外骨骼等領域具有廣闊的應用前景。盡管近年來基于碳納米管的人工肌肉具有優異的性能,但其廣泛使用受到與碳納米管相關的高制造成本的阻礙。
本文要點:
1)高強度導電聚合物微纖維的成功制造促進了這一成就。此外,該研究闡明了在電化學過程中發生的分子結構變化,這些變化導致微纖維的徑向體積膨脹。由此產生的各向異性體積變化被盤繞的紗線放大,在5MPa的高應力下產生超過11%的顯著收縮應變,相當于提升了超過其自身質量4000倍的負載,所有這些都是在1V的低輸入電壓下實現的。
2)還有,這些基于導電聚合物的人造肌肉表現出高達33%的水合誘導收縮,并通過電加熱快速恢復,利用其固有的高導電性。這一突破將高性能導電聚合物微纖維定位為碳納米管的一種極具成本效益的替代品,使其處于輕質人工肌肉的前沿。
參考文獻:
H. Hu, S. Zhang, M. Zhang, J. Xu, T. Salim, Y. Li, X. Hu, Z. Zhang, G. Cheng, N. Yuan, Y. M. Lam, J. Ding, Artificial Muscles Based on Coiled Conductive Polymer Yarns. Adv. Funct. Mater. 2024, 2401685.
https://doi.org/10.1002/adfm.202401685