人工肌肉智能材料研究獲新突破

記者2月1日從哈爾濱工業(yè)大學獲悉，該校冷勁松教授團隊聯(lián)合國內(nèi)外科研伙伴，在人工肌肉領(lǐng)域取得重大突破，解決了人工肌肉驅(qū)動性能的電容依賴性問題，為后續(xù)設(shè)計具有無毒、低驅(qū)動電壓、高能量密度的高性能驅(qū)動器提供了新的理論基礎(chǔ)。1月29日，相關(guān)研究成果以“單極沖程、電滲泵碳納米管紗線肌肉”為題，在線發(fā)表于學術(shù)期刊《科學》上。

該研究首次發(fā)現(xiàn)通過聚電解質(zhì)功能化的策略，可實現(xiàn)人工肌肉智能材料的**“雙極”驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)椤皢螛O”驅(qū)動**，同時發(fā)現(xiàn)了人工肌肉隨電容降低，驅(qū)動性能增強的反?，F(xiàn)象，這一重要發(fā)現(xiàn)和突破為人工肌肉后續(xù)應(yīng)用展示了更廣闊的前景。

新型人工肌肉性能更優(yōu)異、結(jié)構(gòu)更簡單、生物相容性更好，未來，如將這一成果應(yīng)用到仿生飛行器的驅(qū)動上，飛行器將更輕盈，將飛得更高、更遠、更久；如應(yīng)用到生物領(lǐng)域，其無毒特性將讓醫(yī)療機器人具有更好的生物相容性。

目前，新材料正由輕質(zhì)、多功能化向智能化方向發(fā)展。智能材料是指一類可以在外界激勵下主動響應(yīng)的新材料。碳納米管紗線人工肌肉就是一種典型的智能材料，主要通過熱、電化學兩種方式實現(xiàn)驅(qū)動。但熱驅(qū)動受卡諾循環(huán)效率限制，影響其應(yīng)用潛力。本研究采取電化學方式驅(qū)動，能量轉(zhuǎn)換效率更高，克服了傳統(tǒng)人工肌肉存在的局限性，使得其不僅可以收縮而且能夠伸長，同時提高做功效率與能量密度，克服了驅(qū)動性能的電容依賴性問題。

新型人工肌肉具有無毒、驅(qū)動頻率高、驅(qū)動電壓低、驅(qū)動應(yīng)變大以及高能量密度等特性，在空間可展開結(jié)構(gòu)、仿生飛行器、可變形飛行器、柔性機器人、可穿戴外骨骼、醫(yī)療機器人、柔性電子等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。