人造肌肉能承受千倍于自重的应力
北京11月13日电北京科技日报 韩国蔚山国立科学院的研究人员开发了一种创新的磁性复合人造肌肉。与传统的人造肌肉相比,新材料可以承受1000倍以上的重量,预计将为机器人和可穿戴设备带来更强大的机械臂。相关论文发表在新一期的《自然·通信》杂志上。
柔性人工肌肉可以模拟人类肌肉的光滑运动,已成为机器人、可穿戴设备、生物医学等领域的热门技术。然而,传统的人工肌肉通常缺乏刚性和不必要的振动,因此很难提到重物,也无法保持准确的控制能力。
为了突破这一瓶颈,研究人员将能够产生巨大磁力的铁磁颗粒与多功能刚性材料制成的形状记忆聚合物相结合,创造出一种新型的软磁复合人造肌肉,显著提高了承载能力和弹性。
研究人员表示,铁磁粒子与形状记忆聚合物通过独特的表面处理形成了复杂的物理纠缠。这种协同作用不仅提高了复合材料的力学性能,而且使其能够快速响应外部磁场。
测试结果表明,新的人造肌肉具有非凡的适应性,刚度增加了2700倍,柔软度增加了8倍以上。在刚性条件下,它可以承受高达自身重量1000倍的拉伸应力和3690倍的压缩应力。
为了减少外部振动的影响,研究人员还采用了双层结构,其中一层为水凝胶。该设计使人工肌肉在快速操作过程中仍能准确控制。
研究人员表示,这种新型人造肌肉的机械性能和柔韧性已经超过了现有的人造肌肉。它们可以远程控制人造肌肉的基本运动,如伸长、收缩、弯曲和扭转,以及更复杂的动作,如激光加热和磁场,以及对物体的精确操作。
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