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利用静电纺丝工艺从液晶弹性体中创造人造纤维,可与人类肌肉纤维媲美!

前瞻网    2021-09-03 20:33

 

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加利福尼亚大学的一个研究小组已经研发出一种方法,可以创造一种人造纤维,它的性能与人类的肌肉纤维非常相似。研究论文发表在《科学》期刊下的机器人子刊,研究人员阐述了研究过程以及这种纤维在测试时的工作情况。

一直以来,科学家们十分努力,想创造一种人造肌肉,想用于代替人类患者失去的肌肉,也想使机器人具有类似人类的品质。某种程度上,科学家的努力获得回报。与人类肌肉纤维相似的纤维已经被创造出来,但由于其复杂的性质,这种纤维的反应时间很慢。但在这项新研究中,研究人员研发出具有人类肌肉响应时间的人造纤维。

这项新技术涉及静电纺丝的工艺,这是一种为智能纺织品和某些情况下的组织再生而研发的旧工艺。从液晶弹性体(LCE)开始,它是一种聚合物。研究人员创造了一种含有少量LCE的溶液,并将其吸入一个非常小的类似注射器的仪器中。然后将该仪器置于一阵非常高的电压下,导致聚合物成为非常细的流,从仪器的顶端射出。这股气流被引向一个旋转的金属网,作为收集。随着水流的干燥,它形成了一个直径为10至100微米的弹性纤维,这取决于仪器顶端的孔的大小。对这种纤维的测试表明,它具有类似于人类肌肉纤维的特性,如抗拉强度、高功率密度和快速反应能力。他们还发现这种纤维可以用热或近红外光激活(收缩)。

研究人员对这种纤维在实际应用中进行了测试。例如,用这种纤维建造微型镊子,还用它来指导一个微型游泳装置、一个微型人工手臂和一个微流体泵的运动。研究人员指出,这种工艺既简单又便宜,还可以被用来制造用于各种应用的纤维。

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