厘米尺度批量液晶弹性体人工肌肉具有强大的机械性能和可设计的复杂形状变形
Juncai Song1, Tianfeng Zhou2, Xiang Xiao1
1School of Medical Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China.
ACS applied materials & interfaces
|May 15, 2025
概括
研究人员开发了厘米尺度的大量液晶弹性体 (LCE) 人造肌肉. 这些先进的人工肌肉表现出强大的机械性能和可编程的形状变形,用于下一代机器人.
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
- 软物质物理学 软物质物理学
背景情况:
- 人工肌肉对于先进的机器人至关重要,模仿生物运动.
- 液晶弹性体 (LCE) 提供可编程的3D形状变形,但其厚度有限 (100微米).
- 目前的LCE限制限制了它们的驾驶能力和实际应用.
研究的目的:
- 为了培养厘米尺度的散装LCE (CBLCE) 人造肌肉.
- 为了克服现有的LCE人工肌肉的厚度限制.
- 为了提高基于LCE的人工肌肉的驾驶能力和机械性能.
主要方法:
- 通过两步交叉连接工艺制造厘米尺度散装LCE (CBLCE).
- 机械性能的表征,包括执行应变和模量.
- 评估形状变形能力和输出性能.
主要成果:
- 开发了厘米尺度的CBLCE人造肌肉,尺寸高达厘米尺度.
- 达到37.5%的执行应变,相当于人类骨肌肉.
- 证明了优越的机械性能: 24 MPa 的模量,高能量密度和显著的输出能力 (3624 倍重力).
- 展出的可设计的复杂3D形状变形.
结论:
- 厘米尺度的CBLCE人工肌肉克服了以前的厚度限制.
- 这些CBLCE具有特殊的机械强度和可编程的形状变形.
- 开发出来的人工肌肉显示出软机器人和更广泛的应用的巨大潜力.


