【人工肌肉來了!中外學者研制出液態金屬人工肌肉】中國科學技術大學張世武教授、金虎副研究員聯合國內外學者,提出一種基於電化學方法改變液態金屬表面張力的液態金屬人工肌肉來模仿肌肉收縮及舒張功能。這種人工肌肉能在不同pH溶液中工作,最大伸展速度達每秒15毫米、最大應變達87%,且所需驅動電壓極小。相關成果日前發表於《先進材料》,有望為柔性驅動器在微機電系統、生物醫學等領域的應用提供全新思路。

漂泊信天翁可以連續飛行幾十天不休息、獵豹最快速度能達每秒29米……自然界中動物特異的運動能力,很大程度上得益於他們卓越的肌肉性能。研制出性能出色的人工肌肉,一直是人類的夢想。

鎵基液態金屬兼具液體和固體的一些優良特性,且極易被氧化形成表面氧化膜。未被氧化時,其具有目前已知液體中最大的表面張力;氧化後,表面張力可降至接近0。中外聯合研究組利用電化學方法快速、可逆地實現這兩種狀態的切換,同時通過構造液橋將液態金屬液滴狀態切換過程中的形態變化,轉化為驅動行程及驅動力。

研究顯示,這種液態金屬人工肌肉,舒張時驅動電壓僅需0.5伏,收縮時僅需4伏。在0.25赫茲電壓驅動下,能提供約20毫牛拉力、40毫牛推力,超過1毫米的驅動行程。

為了驗證驅動性能和應用潛力,該研究還展示了這種液態金屬人工肌肉在編碼顯示、貨物運載、可重構光學器件中的應用,並開發了一種自主遊動的單尾鰭仿生機器魚。尾鰭一端的兩側對稱布置兩個驅動單元,兩個單元的異步收縮-舒張驅動尾鰭連續擺動,從而驅動機器魚向前遊動。機器魚僅由一節3.7伏(80毫安時)鋰電池供電,在2赫茲電壓信號驅動下,機器魚遊動速度能達到每分鐘10厘米,續航時間達40分鐘。

該研究證實了基於液態金屬液滴的柔性驅動器在低輸入電壓下具備卓越的驅動性能,為開發基於低功率驅動器機器人系統鋪平了道路。人工肌肉http://t.cn/A6MhTTdl

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