記者1日從哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲悉，該校冷勁松教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外科研伙伴，在智能材料之一人工肌肉領(lǐng)域取得重大突破，解決了人工肌肉驅(qū)動(dòng)性能的電容依賴(lài)性問(wèn)題，為后續(xù)設(shè)計(jì)具有無(wú)毒、低驅(qū)動(dòng)電壓、高能量密度的高性能驅(qū)動(dòng)器提供了新的理論基礎(chǔ)。1月29日，相關(guān)研究成果以“單極沖程、電滲泵碳納米管紗線(xiàn)肌肉”為題，在線(xiàn)發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

該研究首次發(fā)現(xiàn)通過(guò)聚電解質(zhì)功能化的策略，可實(shí)現(xiàn)人工肌肉智能材料的“雙極”驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;單極”驅(qū)動(dòng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了人工肌肉隨電容降低，驅(qū)動(dòng)性能增強(qiáng)的反常現(xiàn)象，這一重要發(fā)現(xiàn)和突破為人工肌肉后續(xù)應(yīng)用展示了更廣闊的前景。

新型人工肌肉性能更優(yōu)異、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、生物相容性更好，未來(lái)，如將這一成果應(yīng)用到仿生飛行器的驅(qū)動(dòng)上，飛行器將更輕盈，將飛得更高、更遠(yuǎn)、更久;如應(yīng)用到生物領(lǐng)域，其無(wú)毒特性將讓醫(yī)療機(jī)器人具有更好的生物相容性。

目前，新材料正由輕質(zhì)、多功能化向智能化方向發(fā)展。智能材料是指一類(lèi)可以在外界激勵(lì)下做出主動(dòng)響應(yīng)的新材料。碳納米管紗線(xiàn)人工肌肉就是一種典型的智能材料，主要通過(guò)熱、電化學(xué)兩種方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。但熱驅(qū)動(dòng)受卡諾循環(huán)效率限制，影響其應(yīng)用潛力。本研究采取電化學(xué)方式驅(qū)動(dòng)，能量轉(zhuǎn)換效率更高，克服了傳統(tǒng)人工肌肉存在的局限性，使得其不僅可以收縮而且能夠伸長(zhǎng)，同時(shí)提高做功效率與能量密度，克服了驅(qū)動(dòng)性能的電容依賴(lài)性問(wèn)題。

新型人工肌肉具有無(wú)毒、驅(qū)動(dòng)頻率高、驅(qū)動(dòng)電壓低、驅(qū)動(dòng)應(yīng)變大以及高能量密度等特性，在空間可展開(kāi)結(jié)構(gòu)、仿生飛行器、可變形飛行器、柔性機(jī)器人、可穿戴外骨骼、醫(yī)療機(jī)器人、柔性電子等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。