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我国新型人造肌肉材料研发成功,仿生器件、软体机器人指日可待

       近日,东南大学化学化工学院杨洪教授课题组在人造肌肉材料研究领域取得重要进展,成功研制了一种聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料,其具有超强的力学性能,在人造肌肉等领域有广泛的应用前景。

  据悉,人造肌肉又称电活性聚合物,是一种新型智能高分子材料,可以根据电流变化呈现出各种复杂的状态,例如,弯曲、延伸、扭动和收缩等,并且它们的行为非常接近真正的肌肉纤维。开发人造肌肉不仅对医学具有重大意义,而且对机器人技术的发展也至关重要。

  人造肌肉所用的材料种类很多,有塑料、类似橡胶的聚合物、凝胶以及金属,但是这些材料做成的人造肌肉面临很多问题,比如需要消耗大量能量并且可能经常失效而无法像真正的肌肉那样能自我修补。

  此次研发成功的液晶弹性体是一种典型的双向形状记忆材料,具有形变大、形变可逆等技术优点,在仿生器件、软机器人等领域有很好的应用前景。

  这也意味着,利用人造肌肉制造的仿生机器人指日可待。

       值得一提的是,经过长达四十年的发展,液晶弹性体研究仍停留在实验室层面,未实现工业化应用。限制其应用的关键科学问题是:液晶弹性体在形变过程中产生的应力太小,无法满足实际应用场景的力学性能需求。

  杨洪教授科研团队另辟蹊径,采用将聚氨酯液晶弹性体和聚丙烯酸酯液晶热固体的小分子前体组分混合、再同步交联的技术途径,制备了一种聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料,其收缩应变、应力、弹性模量分别达到了46%、2.53 MPa、10.4 MPa,首次全面满足了液晶弹性体基人造肌肉的力学性能要求。该研究成果于近日发表在国际顶级期刊《美国化学会志》杂志上。来源:甲子光年

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