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中科大研制出超強液態金屬人工肌肉

2021年09月21日 09:16:54 來源: 安徽日報

    記者9月15日從中國科學技術大學獲悉,該校張世武教授、金虎副研究員聯合國內外學者,研制出一種新液態金屬人工肌肉,來模倣肌肉收縮及舒張功能。這種超強人工肌肉能在不同酸鹼度溶液中工作,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。相關成果已于日前發表于《先進材料》,有望為柔性驅動器在微機電係統、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而不休息,獵豹奔跑最快速度能達每秒29米……自然界中動物特異的運動能力,很大程度上得益于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。

    據介紹,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。中科大參與的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,這種超強液態金屬人工肌肉,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。

    該研究證實了基于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,為開發基于低功率驅動器機器人係統鋪平了道路。(記者 陳婉婉)

[責任編輯: 李東標 ]
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