铁电聚合物可以帮助机器人的肌肉

根据一组宾夕法尼亚州立大学国际研究人员,一个创新的铁电聚合物善于将电能转化为机械应变保持承诺作为高性能运动控制器或“执行机构”。该聚合物具有重要的潜在应用在医疗设备,先进的机器人技术和精确的定位系统。

致动器是任何物质,将会改变或变形,当外力,如电能、供应。机械应变或材料的变化如何影响应用力时,是一个重要的属性的一个执行机构。

这些驱动器材料往往是激烈的,但欧洲杯足球竞彩柔软的致动器,如铁电聚合物,有更大的灵活性和环境适应性。

研究表明,铁电聚合物纳米复合材料能够克服传统压电聚合物复合材料的缺点,开放一个新的路径创建软的致动器,机械能量密度和应变性能有所改善。

研究机器人特别感兴趣的软执行器由于其耐用性,灵活性,和权力。

可能我们现在可以有一种柔软的机器人,我们称之为人造肌肉。这将使我们能够有软物质,可以携带高负载除了很大的压力。所以材料将被更多的模仿人类的肌肉,一个接近人类的肌肉。

王庆,研究共同通讯作者和教授,宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

这些材料可以欧洲杯足球竞彩完全改变自己的属性,如形状,由于在相变应变经验丰富,在这种情况下,机械能电能的传输,使其适合作为致动器。

铁电致动器经常用于喷墨打印机,电荷修改致动器的结构精确控制的小喷嘴存款墨水在纸上创建文本和图像。

虽然许多铁电材料是陶瓷,也可以聚合物,一个类有机和欧洲杯足球竞彩无机物形成众多类似的单位连接在一起。DNA和尼龙是聚合物的两个例子。

事实上,铁电聚合物表现出很大一部分electric-field-induced应变所需的驱动是一个好处。这个压力明显大于由其他铁电致动器的材料,如陶瓷。欧洲杯足球竞彩

软机器人的新兴领域的研究人员,其中包括建立机器人与灵活的部件和电子,铁电材料特别感兴趣,因为这个属性以及他们高水平的灵活性、低重量、低成本相比其他铁电材料。欧洲杯足球竞彩

王补充道,“在本研究中我们提出解决软材料驱动领域的两大挑战。一个是如何提高软材料的力。欧洲杯足球竞彩我们知道软驱动材料,聚合物有最大的压力,但他们欧洲杯足球竞彩比压电陶瓷产生更少的力量。”

铁电聚合物驱动器通常需要一个非常强大的驱动领域,这是一种力量,诱发系统的变化,如执行机构的形式的变化。

这是第二个挑战。在这种情况下,一个强大的驱动领域至关重要导致聚合物改变形状,并进行必要的铁电反应函数作为执行机构。

开发一种nanocomposite-a percolative铁电聚合物的微观贴纸连着聚合物建议作为一种方法来增加铁电聚合物的性能。

研究人员开发了一个网络中的连接两极聚合物聚偏二氟乙烯通过添加特定类型的聚合物纳米粒子。欧洲杯猜球平台

这个网络,在那里生产铁电相变的电场远低于可能是必要的。这是实现利用一种电热技术基于电阻加热,当一个电流流过导体和产生热量。

不到10%的典型的铁电相变所需的电场强度,需要在聚合物纳米复合材料的相变引起的焦耳加热。

”通常情况下,这一毒株和在铁电材料相互关联,在成反比关系。欧洲杯足球竞彩现在我们可以集成在一起成一个材料,我们开发了一种新方法使用电阻加热驱动它。自驾车要低得多,不到10%,这就是为什么这种新材料可用于许多应用程序需要有效的低驱动领域,如医疗设备、光学设备,和柔软的机器人”,王进一步补充道。

姚明周,在材料科学与工程博士后学者;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球Tiannan杨助理研究教授与材料研究所;欧洲杯足球竞彩鑫,在材料科学与工程博士后;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球丽丽,在材料科学与工程研究助理;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球Zhubing汉,在材料科学与工程研究生研究助理;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球客,与材料研究所研究副教授;欧洲杯足球竞彩哈默尔教授和陈龙青材料科学与工程。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

北卡罗莱纳州立大学的其他研究人员在这项研究包括汉城秦,物理学研究生研究助理;必应(Bing),一个研究生在物理;文昌路,物理学研究教授;德雷克塞尔教授和杰瑞Bernholc物理。在武汉华中科技大学,中国,其他的研究人员在研究中包括共同欧洲杯线上买球通讯作者,刘洋前博士后学者在宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程、材料科学与工程教授现在其他研究人员参加了这项研究。欧洲杯足球竞彩

美国能源部的研究的资助。

期刊引用:

刘,Y。,et al。(2023)电热驱动percolative铁电聚合物纳米复合材料。自然材料欧洲杯足球竞彩。doi: 10.1038 / s41563 - 023 - 01564 - 7。

来源:https://www.psu.edu/