机器人可能会肌肉使用新的铁电材料

团队展示的潜力新型铁电聚合物能将电能转换成机械应变与更高的效率比先前的方法。

这种材料可能会发展的非常有用的医疗设备,先进的机器人技术和精密定位系统。

这个新的聚合物可以克服传统的压电聚合物复合材料的局限性。这样做,它将是一个很有潜力的发展大道软致动器,这是材料,改变形状一个外力时。

与刚性执行机构相比,软执行机构领域的非常有用的机器人由于其力量,力量和灵活性。

“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”,“王庆说,宾夕法尼亚州立大学的材料科学与工程教授和这项研究的共同通讯作者。“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,接近人类肌肉。”

然而,“人造肌肉”成为现实之前,这些材料必须克服一些障碍。

第一个人是需要改善的力量软材料。目前,软驱动材料,聚合物有最大的压力,但他们比压电陶瓷产生更少的力量。这个力的转换是非常重要的机械能电能。

第二个挑战是一种铁电聚合物驱动器通常需要一个非常高的驾驶领域,这是一种力量,强加的改变系统,如一个致动器的形状变化。在这种情况下,高驾驶领域是必要的来生成所需的形状改变聚合物铁电反应需要成为一个执行机构。

解决方案提出了提高铁电聚合物的性能是开发一个percolative铁电聚合物纳米复合材料——一种微观的标签附着在聚合物。

通过将纳米粒子纳入一种聚合物,聚偏二氟乙烯,研究人员创建了一个互联网络聚合物内的两极。

这个网络启用一个铁电相变诱导在电场远低于通常是必需的。这是实现通过一个电热法使用电阻加热,这发生在电流通过导体产生的热量。

利用电阻加热诱导聚合物纳米复合材料的相变导致只需要不到10%的电场强度通常所需的铁电相变。

“通常,这一毒株和力量在铁电材料是相互关联,在成反比关系,”王说。“现在我们可以一起融入一个材料,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一个低驱动领域是有效的,如医疗设备、光学设备和软机器人”。

这项研究最近发表在杂志上自然材料。