超快速和多响应的异型纳米纤维执行器与遥控器
Zijun Zhu1, Lantao He1, Tingxu Guo1
1College of Biomass Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu, Sichuan 610065, China. jiaoj.shang@scu.edu.cn.
Journal of materials chemistry. B
|July 1, 2025
概括
研究人员使用对齐的纳米纤维和响应性聚合物开发了一种新的软执行器. 该平台提供快速,可编程和多式联动,克服了当前软机器人技术的局限性.
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
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 软执行器在实现高性能方面面临着挑战,包括多式联运响应,超快速执行和可编程变形.
- 现有的基于水凝和弹性体的执行器往往表现出功能受损,响应时间缓慢和复杂的制造.
- 局限性阻碍了具有仿生能力的先进软机器人系统的开发.
研究的目的:
- 介绍一种异型纳米纤维执行器平台,可以克服传统软执行器的局限性.
- 将多式联机响应,超快速启动和可编程变形集成到一个单一的软机器人系统中.
- 为了展示先进软执行器的可扩展制造方法.
主要方法:
- 使用电旋转制造一种异型纳米纤维执行器平台.
- 整合了三个独立的启动机制:热敏P ((NIPAM-co-ABP),光热金纳米粒子和pH敏感P ((DEAEMA-co-MMA-co-ABP).
- 使用双层配置和精确的纤维对齐来实现可编程的定向曲和差异膨胀.
主要成果:
- 执行器表现出超快的执行速度 (<0.3秒为360°),超过了传统的水凝系统.
- 快速反应在空气中保持 (4秒为35°).
- 纳米纤维架构提供了机械强度,承受重量高达自身质量的178倍的负载.
结论:
- 开发的执行器平台通过材料和架构的协同组合来解决软机器人的关键挑战.
- 该设计可实现多式联运环境响应,超快的动作动力学和可编程的变形控制.
- 这项工作为先进的软机器人系统提供了一个多功能材料平台和可扩展的制造方法.
