UCLA裴啟兵/四川大學楊偉 Sci. Adv.：用人工肌肉制備高速線性馬達
2022-03-07 來源：高分子科技
介電彈性體致動器（DEA）是開發軟體機器人、可穿戴設備、柔性醫療器械和觸覺反饋界面等硬件的基礎元件。傳統DEA基于靜電力擠壓的驅動形式，僅能產生微弱的面外應變輸出，雖然研究者開發出了將DEA與限制層粘附和堆疊黏合多層DEA等方法來提高面外輸出能力，但又往往帶來粘接面缺陷、界面分層和低良率等問題。
圖1. 電泳聚集法制備UNDE薄膜的過程示意圖
圖2. UNDE薄膜的結構表征和驅動機理
圖3. 3wt%UNDE致動器的彎曲致動性能
圖4. 圓盤形線性DEA的結構及其驅動性能
圖5. 由圓盤形線性DEA作為鏡頭馬達驅動的光學變焦系統
該工作是裴啟兵教授團隊和楊偉教授團隊合作在介電彈性體復合材料制備人工肌肉領域取得的最新進展之一。以聚合物分子鏈和功能粒子為對象，合成分子鏈網絡結構和開發功能粒子分布調控方法，從化學和物理結構上設計制備出高性能彈性體材料。基于此，裴啟兵教授團隊報道了采用預拉伸（Science, 2000, 287, 836–839）、引入聚合物雙網絡結構(Adv. Mater. 2006, 18, 887–891）、調控聚合物交聯度（J. Polym. Sci. B, 2013, 51, 197–206）和制備柔性復合材料電極（Adv. Funct. Mater. 2021, 2008321）等方式實現DEA大幅度應變穩定輸出。楊偉教授團隊基于大分子與功能粒子的相互作用，開發出基于熔體剪切流場誘導（Nanoscale, 2018, 10, 2191；Adv. Mater. Interfaces, 2018, 5, 1700946）和冰模板輔助生長（Prog. Polym. Sci., 2020, 109: 101289.）等加工方法以實現納米粒子的可控分布和網絡構筑，制備出高靈敏度寬檢測范圍的應變傳感材料（Mater Horiz, 2020,7, 2450; Nano Energy, 2020, 104814）、高性能的熱管理材料（Mater Horiz, 2019, 6, 250; Chem. Eng. J, 2020, 392, 123784; 2021, 425, 131466）及高性能電池電池電極（Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2008652；Energy Storage Mater. 2021, 40, 415）。
原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm6200
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（責任編輯：xu）
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