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----------麻省理工學院的研究人員利用高通量的纖維拉伸工藝製備出應變可編程人造肌肉,熱學和光學性能可控,截面尺寸範圍跨越三個數量級。
圖 人造肌肉用纖維製備流程
人造肌肉可促進機器人、觸覺系統和假肢的發展。聚合物基制動器有遲滯小、壽命長、變形大、比能量高、成本低等優點,但尺寸控制和大規模生產仍是一大難題。研究人員用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)封裝高密度聚乙烯(HDPE)和環狀烯烴共聚物彈性體(COCe),製成預成型件並進行退火處理;經兩步熱拉伸並剝離PMMA層後得到雙壓電晶片元件。研究發現:熱拉伸過程中纖維所受張力導致PMMA層移除後形成彈簧狀,在一定的應變下經冷拉伸形成彈簧狀雙壓電晶片纖維;COCe和PE之間的熱膨脹係數相差五倍,使得快速熱驅動成為可能。性能測試結果表明,雙壓電晶片纖維製成的人造肌肉的升溫速率為1.11 ± 0.12°C/s、比功率為75 W/kg、驅動速度可達13.25 ± 1.66 N/s,高於人類肌肉的比功率(50 W/kg)。
這種人造肌肉的尺寸、強度及響應能力可控,有望用於工程、生物醫學等領域,促進機器人和假肢技術的發展。
(藍海星)
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