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人工肌肉材料研发成功

时间:2019-09-16    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

人工肌肉是一种新式智能形状回忆资料,它能够通过资料内部结构的改动而弹性、弯曲、束紧或膨胀。现在,常用的人工肌肉资料有压电陶瓷、形状回忆合金、电活性聚合物等。近来,记者从东南大学获悉,该校化学化工学院杨洪教授课题组研制出了一种聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体资料,其具有超强的力学性能,突破了40年来的研讨瓶颈,在人工肌肉等范畴有广泛的运用远景。该研讨成果于近来宣布在国际期刊《美国化学会志》杂志上。

液晶弹性体是一种典型的双向形状回忆资料,具有形变大、形变可逆等技术优点,在仿生器材、软机器人等范畴有很好的运用远景。然而,通过长达40年的发展,液晶弹性体研讨仍停留在实验室层面,未完成工业化运用。

杨洪介绍,液晶弹性体40年前就研制出来了,20年前,人们认识到它可以作为人工肌肉的优质资料运用。“液晶弹性体作为最好的双向形状回忆资料,形变量大,可以从100厘米压缩到20厘米,形变速度也快,这比压电陶瓷等资料更有优势。”


但限制其运用的要害科学问题是,液晶弹性体在形变过程中发生的应力太小,无法满足实际运用场景的力学性能需求。杨洪说:“影响应力巨细的一个很重要的指数是弹性模量的巨细,现在国内外研讨的液晶弹性体的形变弹性模量只要一点几兆帕,如果想用作人工肌肉运用,至少要到10兆帕。”

杨洪教授科研团队另辟蹊径,选用将聚氨酯液晶弹性体和聚丙烯酸酯液晶热固体的小分子前体组分混合,再同步交联的技术途径,制备了一种聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体资料,其缩短应变、应力、弹性模量分别达到了46%、2.53兆帕、10.4兆帕,首次全面满足了液晶弹性体基人工肌肉的力学性能要求,突破了该范畴的技术瓶颈。

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