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京津冀中心贾晶晶十大禁用黄app软件排行员在国际顶级期刊《先进功能材料》发表文章,成功构建一种新型人工肌肉
发布时间:2022-05-10 点击次数: 155

本文转载自“京津冀国家技术创新中心”公众号


5月6日,京津冀国家技术创新中心(以下简称“中心”)材料十大禁用黄app软件排行十大禁用黄app软件排行所贾晶晶十大禁用黄app软件排行员与德州大学达拉斯分校Ray Baughman院士团队、江苏大学丁建宁教授团队及哈尔滨工业大学唐心田博士合作在国际权威杂志《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)在线发表了论文《具有快速响应、大拉伸应变和高功率密度的新型壳-芯电热驱动人工肌肉》(Fast large-stroke sheath-driven electrothermal artificial muscles with high power densities)。

人工肌肉可将外界刺激转化为机械运动,由于碳纳米管纤维构筑的螺旋卷绕型纱线具有质量轻、导电性和导热性优异等优点,常被用于制作纤维状人工肌肉。直接通电法驱动人工肌肉(电热驱动)具有操作方便、结构简单的特点,然而电热驱动纱线常伴随着降温速率慢、频率性能差、功率密度低等缺点,限制了其实际应用。

该文章构建了一种新型鞘-芯电热驱动人工肌肉,利用高机械强度的有机纤维作芯,碳纳米管/硅胶复合材料作鞘,可突破现有电热驱动人工肌肉响应速度慢、输出功率低和应变小的限制。由于鞘、芯材料的导热系数不同,该鞘-芯电热驱动人工肌肉使得纤维与空气的热交换主要发生在鞘层,可大幅缩短降温过程,首次实现电热驱动人工肌肉的高频驱动。目前在1 Hz和8 Hz的实验条件下,鞘-芯电热驱动人工肌肉拉伸应变分别达到14.3 %和7.3 %,同时其平均功率密度高达12 kW kg?1 ,是人类肌肉的42倍。该技术成果被证明适用于管道爬行软体机器人,利用串联的鞘-芯人工肌肉,在电热驱动条件下,软体机器人可在玻璃管中实现高达7.5 mm·min?1 的爬行速度。该技术未来有望在柔性外骨骼、义肢、软体机器人和智能纺织品等领域开展实际应用。

鞘-芯电热驱动人工肌肉结构与输出性能

鞘-芯电热驱动人工肌肉在软体爬行机器人中的示范应用

《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)是材料科学领域的顶级期刊,其影响因子为18.808,旨在报道对材料科学领域有重大突破的十大禁用黄app软件排行技术类十大禁用黄app软件排行。中心材料十大禁用黄app软件排行所贾晶晶十大禁用黄app软件排行员和江苏大学胡兴好博士为该论文的共同第一作者,德州大学达拉斯分校Ray Baughman院士和胡兴好博士为共同通讯作者。

 

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