外媒 | 新型聚合物可模仿人类肌肉用于医疗器械和机器人技术

宾夕法尼亚州立大学的研究人员表示，他们开发出一种新型铁电聚合物，可以将电能转化为机械应变。这种聚合物在医疗设备、先进机器人和精密定位系统中具有潜在应用价值。团队表示，机械应变是执行器的一个重要特性。传统上，这些执行器材料是刚性的，但像铁电聚合物这样的软性材料具有更多的柔性和环境适应性。研究表明，这些聚合物具有克服传统压电聚合物复合材料局限性的潜力。这可以实现具有增强应变性能和机械能密度的软性执行器。"潜在地，我们现在可以拥有一种我们称之为人工肌肉的软体机器人，"宾夕法尼亚州立大学材料科学和工程教授和研究的共同通讯作者Qing Wang表示。"这将使我们拥有可以承载重载荷并具有大应变的软物质。因此，该材料将更接近于人类肌肉。"

研究人员表示，该研究中使用的材料具有外部电荷的自发电极化。材料中的正负电荷会朝不同的极点移动。在这个相变期间，材料中的应变可以完全改变形状等性质。这使得聚合物在执行器方面非常有用。一种常见的应用是喷墨打印机。电荷会形成执行器的形状，以控制在纸上沉积墨水的喷嘴。研究人员表示，该聚合物表现出了大量的电场诱导应变，这是执行器所需的。结合高度的柔性、低重量和降低成本，它们为软体机器人提供了高潜力的选择。"在这项研究中，我们提出了软材料执行领域的两个主要挑战的解决方案。"王博士说。"一个是如何提高软材料的力量。我们知道，聚合物这样的软性执行材料具有最大的应变，但与压电陶瓷相比，它们产生的力量要小得多。"该团队认为，提高铁电聚合物性能的解决方案在于纳米复合材料。通过将纳米粒子纳入一种聚合物（聚偏氟乙烯）中，研究人员创造了一种聚合物中极点的相互连接网络。

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