中外学者研制出超强液态金属人工肌肉

中新网合肥9月15日电 (记者 吴兰)模仿自然界中动物卓越的肌肉性能,近日中外学者联手设计出一种液态金属人工肌肉模仿肌肉的收缩及舒张功能。这种超强的人工肌肉在不同pH溶液中工作,最大伸展速度达到15毫米/秒,且这种“人工肌肉”所需的驱动电压极小。

记者15日从中国科学技术大学获悉,相关研究成果近日发表在材料领域知名期刊《先进材料》(Advanced Materials)上。

漂泊信天翁可以连续飞行几十天不休息,猎豹捕猎时最快速度能达到29米/秒……自然界中动物特异的运动能力很大程度上得益于其卓越的肌肉性能。研制能够模仿肌肉运动如伸缩、旋转、弯曲等人工肌肉,一直是人类的梦想。

据介绍,新兴的基于形状记忆合金以及碳基复合物等材料的人工肌肉虽然相比于传统电气、液压、气压驱动器具有体积轻小、结构紧凑、价格低廉等优势,但其需要高驱动电压、应变小、响应慢等缺陷严重限制了其应用。

中国科学技术大学工程科学学院张世武教授、金虎副研究员联合英国伯明翰大学唐诗杨博士、澳大利亚伍伦贡大学李卫华教授、苏州大学李相鹏教授以及美国北卡罗来纳州立大学Michael Dickey教授等组成的中外联合研究组提出了一种基于电化学方法改变液态金属表面张力的液态金属人工肌肉来模仿肌肉的收缩及舒张功能。

研究显示,这种超强液态金属人工肌肉,舒张时驱动电压仅需0.5伏,收缩时仅需4伏。在0.25赫兹电压驱动下,能提供约20毫牛拉力、40毫牛推力,超过1毫米的驱动行程。

为了验证驱动性能和应用潜力,该研究还展示了这种液态金属人工肌肉在编码显示、货物运载、可重构光学器件中的应用,并开发了一种自主游动的单尾鳍仿生机器鱼。该仿生机器鱼仅由一节3.7伏锂电池供电,在2赫兹电压信号驱动下,机器鱼游动速度能达到每分钟10厘米,续航时间达40分钟。(完)

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