2021年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合國內外科研伙伴，在智能材料之一人工肌肉領域取得重大突破，解決了人工肌肉驅動性能的電容依賴性問題，為后續(xù)設計具有無毒、低驅動電壓、高能量密度的高性能驅動器提供了新的理論基礎。1月29日，相關研究成果以“單極沖程、電滲泵碳納米管紗線肌肉”為題，在線發(fā)表于學術期刊《科學》上。

該研究首次發(fā)現通過聚電解質功能化的策略，可實現人工肌肉智能材料的“雙極”驅動轉變?yōu)?ldquo;單極”驅動，同時發(fā)現了人工肌肉隨電容降低，驅動性能增強的反常現象，這一重要發(fā)現和突破為人工肌肉后續(xù)應用展示了更廣闊的前景。

新型人工肌肉性能更優(yōu)異、結構更簡單、生物相容性更好，未來，如將這一成果應用到仿生飛行器的驅動上，飛行器將更輕盈，將飛得更高、更遠、更久;如應用到生物領域，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、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做出主動響應的新材料。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驅動。但熱驅動受卡諾循環(huán)效率限制，影響其應用潛力。本研究采取電化學方式驅動，能量轉換效率更高，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，克服了驅動性能的電容依賴性問題。

新型人工肌肉具有無毒、驅動頻率高、驅動電壓低、驅動應變大以及高能量密度等特性，在空間可展開結構、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、柔性電子等領域具有巨大應用潛力。

來源:科技日報

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