突破40年技术瓶颈 新型人工肌肉材料研发成功

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人造肌肉是一种新型的智能形状记忆材料,可以通过材料内部结构的变化而弯曲,弯曲,拉紧或扩展。目前,常用的人造肌肉材料是压电陶瓷,形状记忆合金,电活性聚合物等。近日,记者从东南大学获悉,该校化学化工学院杨宏教授课题组研制了一种聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料,具有优异的力学性能,并取得了突破。 40年了研究瓶颈在人造肌肉领域具有广阔的应用前景。研究结果最近发表在国际期刊《美国化学会志》上。

液体液态弹性体是典型的双向形状记忆材料,具有变形大和可逆变形的优点。在仿生设备和软机器人领域具有良好的应用前景。但是,经过40年的发展,液晶弹性体的研究仍处于实验室水平,尚未工业化。

Yang Hong介绍了液晶弹性体是40年前开发的。 20年前,人们公认它可以用作人造肌肉的优质材料。 “液晶弹性体是变形较大的最佳双向形状记忆材料,可以压缩100 cm至20 cm,并且变形速度也很快,比压电陶瓷等材料更具优势。” p>

但是限制其应用的关键科学问题是,液晶弹性体在变形过程中产生的应力太小,无法满足实际应用场景的机械性能要求。杨洪说:“影响应力大小的一个非常重要的指标是弹性模量。目前,国内外研究的液晶弹性体的变形弹性模量只有几兆帕。如果要使用人造肌肉,至少要达到10 MPa。”

杨宏教授的研究团队采取了另一种方法,即使用聚氨酯液晶弹性体和聚丙烯酸酯液晶热固性物的小分子前体组分进行混合,然后交联制备聚氨酯/聚丙烯酸酯的技术路线。网络结构的液晶弹性体材料的收缩应变,应力和弹性模量分别达到46%,2.53 MPa和10.4 MPa,首次完全满足了基于液晶弹性体的人造肌肉的机械性能,突破了场。技术瓶颈。

(金凤)