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突破40年技术瓶颈 新型人工肌肉材料研发成功

发布日期:2021-10-07 06:20浏览次数:
本文摘要:人工肌肉是一种新型智能形状记忆材料,它需要通过材料内部结构的转变而前端、倾斜、束紧或收缩。目前,常用的人工肌肉材料有压电陶瓷、形状记忆合金、电活性聚合物等。近日,记者从东南大学得知,该校化学化工学院杨洪教授课题组研制出了一种聚氨酯/凝丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料,其具备极强的力学性能,突破了40年来的研究瓶颈,在人造肌肉等领域有普遍的应用于前景。 该研究成果于近日公开发表在国际期刊《美国化学会志》杂志上。

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人工肌肉是一种新型智能形状记忆材料,它需要通过材料内部结构的转变而前端、倾斜、束紧或收缩。目前,常用的人工肌肉材料有压电陶瓷、形状记忆合金、电活性聚合物等。近日,记者从东南大学得知,该校化学化工学院杨洪教授课题组研制出了一种聚氨酯/凝丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料,其具备极强的力学性能,突破了40年来的研究瓶颈,在人造肌肉等领域有普遍的应用于前景。

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该研究成果于近日公开发表在国际期刊《美国化学会志》杂志上。  液晶弹性体是一种典型的双向形状记忆材料,具备应力大、应力共轭等技术优点,在仿生器件、硬机器人等领域有很好的应用于前景。

然而,经过长达40年的发展,液晶弹性体研究仍停留在实验室层面,并未构建工业化应用于。  杨洪讲解,液晶弹性体40年前就研发出来了,20年前,人们认识到它可以作为人工肌肉的优质材料用于。“液晶弹性体作为最差的双向形状记忆材料,形变量大,可以从100厘米传输到20厘米,应力速度也慢,这比压电陶瓷等材料更加有优势。

”  但容许其应用于的关键科学问题是,液晶弹性体在应力过程中产生的形变太小,无法符合实际应用于场景的力学性能市场需求。杨洪说道:“影响形变大小的一个很最重要的指数是弹性模量的大小,目前国内外研究的液晶弹性体的应力弹性模量只有一点几兆帕,如果想要用于人工肌肉用于,最少之前10兆帕。”  杨洪教授科研团队另辟蹊径,使用将聚氨酯液晶弹性体和凝丙烯酸酯液晶热液体的小分子前体组分混合,再行实时交联的技术途径,制取了一种聚氨酯/凝丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料,其膨胀突发事件、形变、弹性模量分别超过了46%、2.53兆帕、10.4兆帕,首次全面符合了液晶弹性体恩人造肌肉的力学性能拒绝,突破了该领域的技术瓶颈。


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