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2021 09/ 16 08:36:05
來源:科技日報

液態金屬人工肌肉驅動機器魚遊了40分鐘

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  記者從中國科學技術大學獲悉,該校工程科學學院張世武教授、金虎副研究員與合作者合作,基于電化學方法改變液態金屬表面張力,設計出可模倣肌肉的收縮及舒張功能的液態金屬人工肌肉(LMAM),並驅動倣生機器魚遊動了40分鐘,為柔性驅動器在微機電係統、生物醫學等領域的應用提供了全新思路。相關成果日前發表在《先進材料》上。

  信天翁可以連續飛行幾十天,獵豹捕獵時最快速度接近汽車在高速公路上的速度……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。人們對研制能夠模倣肌肉運動如伸縮、旋轉、彎曲等的人工肌肉越來越感興趣。

  鎵基液態金屬兼具液體和固體的一些特性,它極易被氧化形成表面氧化膜,未被氧化時,液態金屬具有目前已知液體中最大的表面張力;氧化後,液態金屬的表面張力可降至接近零。科研人員利用電化學方法快速、可逆地實現這兩種狀態的切換,同時,通過機構設計,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。液態金屬液滴在上下銅電極之間形成液橋,電極提供氧化電壓時,液滴從近球狀變成扁平泥狀,液橋對上基底的作用力向下,液橋高度降低,人工肌肉“收縮”;電極提供還原電壓時,液滴從扁平泥狀恢復成近球狀,液橋對上基底的作用力向上,液橋恢復初始高度,人工肌肉“舒張”。

  研究人員通過對驅動參數優化、驅動單元的串並聯提升人工肌肉的性能,並基于LMAM驅動開發了一種自主遊動的單尾鰭倣生機器魚。機器魚僅由一節80毫安時鋰電池供電,遊動速度能達到10厘米/分鐘,續航時間達40分鐘。

  該研究證實了液態金屬人工肌肉在低輸入電壓下具備卓越的驅動性能,為未來開發基于低功率驅動器機器人係統奠定了基礎。

 

【糾錯】 【責任編輯:王卉雯 】
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