耐裂和类似组织的人造肌肉具有低温激活和高功率密度
Zhen Jiang1, Bach H Tran1, Maryam Adavoudi Jolfaei1
1School of Mechanical, Materials, Mechatronic and Biomedical Engineering, University of Wollongong, Wollongong, NSW, 2522, Australia.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|April 24, 2024
概括
研究人员开发了一种用于软机器人的新型人工肌肉. 这种材料具有高功率密度和抗裂性,使人机交互更安全,设备寿命更长.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机器人工程 机器人工程 机器人工程
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 软机器人需要具有低模量,高功率密度和刺激灵敏度的人工肌肉,以确保安全的人机交互.
- 耐用性和抗裂纹传播的耐用性对于人工肌肉在启动周期中的寿命至关重要.
研究的目的:
- 设计和合成一种新的人工肌肉平台,结合低模量,高功率密度和抗裂性.
- 设计一种材料,确保在软机器人应用中安全的人机交互和延长使用寿命.
主要方法:
- 一个液晶晶网的分子工程,其中包含可结晶的细分和乙烯基醇柔性间隔器.
- 使用阿扎-迈克尔化学来实现低共价交联密度和高结晶度.
- 机械性能的表征,包括模量,断裂能量,疲劳值和功率密度.
主要成果:
- 该材料实现了0.7MPa的组织匹配模量,并在40°C时达到450W kg-1的高功率密度.
- 具有33720 J m−2的破裂能量和2250 J m−2.2的疲劳值,具有卓越的抗裂性能.
- 由于晶体域,在220kPa的静态负载下经过500个加热-冷却周期后没有出现裂纹传播.
结论:
- 拟议的材料设计成功地将低模量,高功率密度和裂纹不敏感性整合到一个人工肌肉中.
- 这一进步为开发强大而安全的人工肌肉提供了有希望的途径,用于先进的软机器人和智能设备.
