20 有哪些材料 可以用来做人工肌肉?

发布于 2021-05-07 04:20:16

近日韩国公布了 人工肌肉 新进展 。
现阶段有哪些可以用来做人工肌肉的材料?
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中加创新中心
中加创新中心 认证专家 2021-05-07
sci-c.org中加创新中心

介电弹性体致动器的结构是在2片电极间夹了绝缘物,当通高压电时,2电极互相吸引,引起弹性体变形。
传统的绝缘物会被高压击穿,引起失效,本文介绍的是用液体做绝缘物,击穿后会自愈。
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Science誌:筋肉のような自己修復する静電アクチュエータ
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中加创新中心
中加创新中心 认证专家 2021-05-07
sci-c.org中加创新中心

伊利诺伊大学开发出可承受自身12000倍重量的人造肌肉
你的肌肉够不够发达?能承受多少重量呢?恐怕再厉害也比不过这家伙了,就是它,人造肌肉!这图是放大后的,人家本身直径只有 0.4 mm
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你别看它细的跟根绳似的,人家可是大力士,据说可以能够承受 12,000 倍于自身的质量。相当厉害吧。
它是由伊利诺伊大学机械科学与工程系(MechSE)的研究人员们研发的,由一种由碳纤维和橡胶制成。
其实一开始的时候,MechSE 团队只想着捣鼓出一种更强劲、更实用的新设计。
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怎么才能让人造肌肉更强劲呢?材料是关键,于是研究人员就找来了非常强韧、但质量极轻的碳纤维。
为了让它更易于发生形变,研究人员还将它和聚二甲基硅氧烷(PDMS)橡胶混合了一起,然后扭曲成螺旋状。
这么一混合,大力人造肌肉便诞生了。研究人员表示,还想琢磨琢磨咋能让它更强劲,那样的话它就能用在人类辅助设备上,帮人们干活了。
研究人员在其末端施加小电流,人造肌肉会卷曲,随之碳钎维分离,人造肌肉直径变大,长度随之缩短,从而拉起附着在底部的负载。
测试时,研究人员用了不同的电压,结果发现即便电压很小,这个人造肌肉也是十分听话的。
没有电压怎么办?别担心,通过将液体己烷输送到卷曲的人造肌肉中,也可以让它收缩。
以一根直径仅 0.4mm 的人造肌肉束为例,它竟然能够将半加仑的水提升 1.4 英寸(3.6 CM),平均每厘米的输入电压仅 0.172V 。
换算一下,这已经是其自重的 12,600 倍,机械应力高达 60 兆帕、拉伸能力超过 25%,单位做功 758 焦耳/千克。
研究人员表示: 这些低成本、轻量级人造肌肉的应用范围相当宽广,涉及机器人、假肢、矫正器、人类辅助设备等不同领域。
人造肌肉又叫电活性聚合物,是一种新型智能高分子材料,它能够在外加电场的作用下,通过材料内部结构的改变而伸缩、弯曲、束紧、或膨胀,和生物肌肉十分相似。由于它能模拟活体的生物过程,于是人们把这种材料称为生物聚合物。
去年,哈佛大学 Wyss 研究所和麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的研究人员联合研发出了机器人人造肌肉。
这种人造肌肉受折纸结构启发,能仅凭水和空气让柔性机器举起高达自身重量 1,000 倍的物体。
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与新研发的人造肌肉不同的是,这个人造肌肉完全不需要其他电源或人力输入来指导肌肉的运动,那它怎么动呢?
这要归功于它的神奇“骨架”,这骨架材料多样,由金属线圈、折叠成特定图案的塑料片或各种材料制成,然后将其放进塑料或者纺织袋内,注意袋子里充满了空气或流体。
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想要让这个人造肌肉动起来,需要通过改变袋子内部的真空状态,使皮肤塌陷到骨骼上而引起肌肉的运动,从而产生驱动运动的张力。
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人造肌肉十分灵活,身体柔软有弹性。它们每单位面积产生的能量可以比哺乳动物骨骼肌产生的力量大六倍左右,2.6 克肌肉可以举起一个 3 公斤的物体,这相当于一只野鸭举起了一辆汽车。重要的是它很便宜!
科学家们研发人造肌肉主要是为软体机器人服务的。因为软体机器人有刚性机器人无法替代的优点,它们身体柔软,用途很广泛。

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