人造磁性肌肉可承受高达自身重量 1,000 倍的拉应力
由韩国蔚山科技大学机械工程系 Hoon Eui Jeong 教授领导的研究团队推出了一种创新型磁性复合人造肌肉，其承载能力堪比汽车。与传统系统相比，这种材料的刚度提高了 2700 多倍。这项研究发表在《自然通讯》上。柔软的人造肌肉可以模拟人体肌肉的流畅运动，已成为机器人、可穿戴设备和生物医学应用等各个领域的重要技术。它们固有的灵活性使操作更加顺畅；然而，传统材料通常在刚性方面存在局限性，阻碍了它们举起重物和保持精确控制的能力，因为会产生不必要的振动。
为了克服这些挑战，研究人员采用了可以在硬态和软态之间转换的可变刚性材料。然而，可用的刚度调节范围仍然有限，机械性能也不足。
该团队的创新方法是将铁磁粒子与形状记忆聚合物相结合，创造出一种软磁复合人造肌肉，可显著提高承重能力和弹性。这种新材料将能够产生巨大磁力的铁磁粒子与被认为是多功能刚性材料的形状记忆聚合物结合在一起。
通过特殊的表面处理，铁磁粒子与形状记忆聚合物形成复杂的物理纠缠。这种协同作用不仅增强了复合材料的机械性能，还有利于对外部磁场做出快速有效的响应。
通过这一进步开发的人造肌肉表现出非凡的适应性，其刚度可改变多达 2,700 倍，柔软度可提高八倍以上。在刚性条件下，它们可承受高达其重量 1,000 倍的拉伸应力和高达其重量 3,690 倍的压缩应力。
在驱动效率方面，这些创新肌肉展现出卓越的性能能力，能源效率高达令人印象深刻的90.9%。
研究团队还采用了双层结构，并加入了一层旨在减轻外部振动的水凝胶层。这种结构即使在快速操作过程中也能精确控制柔软的人造肌肉。
郑教授表示：“这项研究为各个领域的变革性应用开辟了道路，其驱动力是超越现有人造肌肉局限性的机械性能和性能。
“利用多种刺激方法，包括激光加热和磁场控制，我们可以远程执行伸长、收缩、弯曲和扭转等基本动作，以及精确操纵物体等更复杂的动作。”
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