聚氨形状记忆聚合物/pH响应性凝混合物用于双功能协同执行

科学领域:

• 智能材料科学 智能材料科学
• 聚合物科学 聚合物科学
• 软机器人软机器人 软机器人软机器人

背景情况:

• 响应刺激的执行水凝提供复杂的变形,但受到一次性使用编程的限制.
• 现有的异型凝具有一次性编程能力,限制了它们的应用范围.

研究的目的:

• 开发一种具有复杂刺激响应变形的新型多可编程混合动力执行器.
• 通过结合形状记忆聚合物和水凝来克服传统水凝的单次激活限制.

主要方法:

• 使用聚氨形状记忆聚合物 (PU SMP) 和聚烯酸 (PAA) 水凝制造双层混合动力执行器.
• 使用基于纤维素纤维的餐巾和紫外线粘合剂,在SMP和水凝层之间进行强大的粘合.
• 通过在热水中塑造和在冷水中固定来编程双层混合板,使多重重复的形状变化成为可能.

主要成果:

• 混合动力执行器表现出高的形状固定比率 (高达88.92%) 和25.71°/分钟的执行速度.
• 该材料至少成功编程和重新编程了九次,实现了各种1D,2D和3D形状 (曲,折叠,螺旋).
• 开发了生物模拟器件,如"爪","松鼠"和"章鱼",以展示复杂的操作.

结论:

• 开发了一种新的SMP/水凝混合动力执行器,具有出色的多重重复可编程性.
• 这种混合材料可以从单个设备中实现复杂的,对刺激有反应的执行,克服了以前的局限性.
• 这项工作提出了设计先进软智能材料和系统的新策略.