物理科技生物学-PHYICA

弹射器状水凝胶致动器,设计用于传递高收缩搦野じゅり力

生物 2022-03-01 00:03:05

中国科学院 基于机械能储存方法的强收缩材料概念方案

信用:LICP & amp;加州大学洛杉矶分校(University of California at Los Angeles) 受生物跳跃器中肌肉动力加速的启发,科学家设计了一种弹性驱动的强收缩水凝胶,通过在聚合物网络中储存和释放弹性势能来工作

通过可逆地形成和破坏水凝胶网络中的化学键

中国科学院兰州化学物理研究所(LICP)周峰教授团队

洛杉矶加州大学(UCLA)的何希敏团队可以储存和释放弹性能量,从而做出快速而有力的动作

新设计的水凝胶可以在超高工作密度下快速产生高收缩力,优于目前的水凝胶,甚至与生物肌肉相匹配

环境敏感水凝胶,也被称为“刺激响应”或“智能”水凝胶,是有吸引力的,因为它们有很大程度的变形能力

然而,当在执行器、机器人和医疗设备中用作“人造肌肉”时,它们会出现机械性虚弱或反应缓慢

相比之下,这项研究的结果表明,目前的水凝胶的机制解决了“高速+大力量同时进行”的长期困境

“因此,它能够打破物质能量密度的限制,同时保持高含水量

此外,它能够以完全可逆和可编程的方式实现可控的多稳态变形,这首次实现了“可逆的弹塑性可转换性”,以及各向异性或各向同性变形

这种通用的模块化材料设计可以广泛应用于创造无限强大的活性聚合物

“通过这种可定制的模块化设计,这些水凝胶具有高功率密度和可编程性,显示出在人工肌肉、可收缩伤口敷料和大功率致动器方面的广泛应用潜力,”教授说

结果已在《科学进展》在线发表,文章标题为“通过可编程弹性反冲生物激发的高功率密度强收缩水凝胶”

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