一种具有大应变和超高能量密度的介电弹性体,用于快速移动的软机器人
Wenwen Feng1, Lin Sun1, Zhekai Jin1
1Key Lab of Organic Optoelectronics & Molecular Engineering, Department of Chemistry, Tsinghua University, 100084, Beijing, China.
Nature communications
|May 18, 2024
概括
研究人员为软机器人开发了先进的介电弹性体 (DE). 这些DE可以在低电场下实现高性能,从而实现更快,更高效的软机器人驱动.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 介电弹性体驱动器 (DEAs) 对软机器人至关重要,需要高的驱动应变和能量密度.
- 目前的DEA需要高电场 (>100 MV m−1) 由于低介电常数和介电弹性体 (DE) 的高刚性.
研究的目的:
- 设计一种具有增强介电性质和机械特性的新型介电弹性体 (DE).
- 为了实现在较低电场下运行的高性能DEA,用于软机器人应用.
主要方法:
- 将极性化基组纳入DE结构.
- 在DE设计中使用长基侧链聚合的纳米域.
- 描述了开发的DE的介电常数,模量,执行应变和能量密度.
主要成果:
- 经过修改的DE在46 MV m-1.1的低电场下实现了253%的最大面积应变.
- 在40 MV m-1下记录了225 J kg-1的超高特异能,明显超过了自然肌肉和最先进的DE.
- 使用这种DE的软机器人证明了20.6BLs-1.1的创纪录运行速度.
结论:
- 新的DE设计克服了传统DE的局限性,在减少的电场下提供高性能.
- 这一进步为更快,更节能,更高能力的软机器人系统铺平了道路.
- 开发的材料代表了先进软机器人的DEA技术的重大突破.


