灵感来自叶脉的可编程超结构 液体金属光热执行器用于软机器人
Xiaofei Li1,2, Yiming Du1,2, Xiaoshuan Pan1,3
1Key Lab of Photovoltaic and Energy Conservation Materials, Institute of Solid State Physics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences, Hefei, 230031, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|February 16, 2025
概括
研究人员使用激光雕刻的槽开发了新的可编程光热执行器. 这些液体金属 (LM) 执行器克服了速度和负载能力的限制,使先进的机器人应用成为可能.
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
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 光热执行器提供简单的结构和精确的控制,但由于厚度限制,响应速度,变形和负载能力受到限制.
- 现有的设计往往难以平衡高承载能力和快速响应时间,这阻碍了它们的实际应用.
研究的目的:
- 设计和制造先进的可编程光热执行器,克服承载能力和响应速度之间固有的权衡.
- 为了提高光热执行器的稳定性和耐用性,用于苛刻的应用.
主要方法:
- 利用激光蚀刻,在液体金属 (LM) 光热执行器上创建有序的槽,灵感来自植物叶子的变化.
- 开发了一种由低膨胀聚胺 (PI) 和聚甲基 (PDMS) 与液体金属 (LM@PI/PDMS) 结合的复合材料.
- 内置LM微球,以提高执行器的稳定性和寿命.
主要成果:
- 实现了 190 倍于执行器重量的显著承载能力.
- 证明了19 Hz的高振荡频率和60.96 ± 3.08°/s的快速响应速度.
- 显著曲角度为159.05 ± 2.52°,耐用性超过20800个周期.
结论:
- 这种新的槽式上层结构设计有效地解决了光热执行器的承载能力和响应速度之间的冲突.
- 增强的执行器表现出卓越的性能和稳定性,为多功能智能设备和先进机器人打开了道路.
- 这项工作介绍了可编程光热执行器的新制造策略,在复杂的环境中具有广泛的潜力.
