2016年11月1
的制造过程和驱动盘基于双向形状记忆聚合物纤维的人造肌肉。(信贷-路易斯安那州立大学)
人造肌肉时赢得了可观的文字的开发方法揭示了拉伸,或弹性聚合物纤维的能力一旦被扭曲,盘绕的形式充满春天的几何。
就像强大的攀登黄瓜植物的卷须,这种独特的几何为线圈提供了一个展示运动当纤维材料减少,反应可以控制热量。现在研究人员进一步增强这些拉伸特征集中在聚合物纤维的热性能和使用手性分子结构配置最好的方式。
在最近的一篇封面文章中在应用物理快报每年出版、提供关于李和他的团队在美国路易斯安那州立大学机械和工业工程,展示了他们如何产生一个新的纤维,提供更高的拉伸中风和驱动或触发在温度超过100°C的温度比其前任。
我们分析了背后的原理,为什么聚合物纤维,通过捻和卷绕,可以表现得那么明显。
提供关于李,路易斯安那州立大学
据李他们发现两个驱动因素:负热膨胀系数(性别)和松散纤维的性质在驱动。双向形状记忆聚合物(2 w-smp)纤维由李和他的团队解决这两个因素。
松开过程导致这种chiral-upon-chiral架构flex和合同被李的关注组在分子水平上。2 w-smp聚合物的可逆反应,使他们理想来自一个稳定的化学交联的分子网络。
网络提供了导向分子在聚合物链的融化和再结晶导致纤维的重要记忆的发展特征。
可逆的结晶/融化过渡也提供了改进的热膨胀特性与常规纤维相比,驱动从哪里来的内在收缩聚合物组件热的存在(和放松当热量被移除)。
2 w-smp纤维说明热扩张/收缩,这是一个数量级比其前任的性别刨丝器。
通过调查这两个属性,twisted-then-coiled肌肉的纤维李创建和分析配置显示更大的拉伸动作,但他们也降低了温度需要开动这些人造肌肉纤维。
驱动温度非常高的聚合物纤维之前使用,例如他们可以去160°C。对于某些应用程序,像医疗设备,驱动温度太高。所以你需要找到一个方法来降低它。
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这正是团队了,报告最高驱动温度为67°C。
低温时重要的考虑的应用与人体温度以外的医疗设备,包括自我修复材料和透气纺织品的结构适应环境变化。欧洲杯足球竞彩
李和他的团队继续遇到挑战与纤维的性能的具体工作以及效率将热能转换为驱动,并寻求克服这些问题在未来的工作。一个可能的方法是将导电强化添加到使用碳纳米管材料。
我们的聚合物非常柔软。所以通过添加一些强化,如碳纳米管,我们有两个好处。第一个使它变成一个导体,这意味着我们还可以使用电力和触发肌肉行为。另一个是碳纳米管将增加刚度。
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更好的纤维刚度意味着更好的能量存储,从而提高能量转换效率。