記者從中國科學技術大學獲悉，該校工程科學學院張世武教授、金虎副研究員與合作者合作，基于電化學方法改變液態(tài)金屬表面張力，設計出可模仿肌肉的收縮及舒張功能的液態(tài)金屬人工肌肉(LMAM)，并驅動仿生機器魚游動了40分鐘，為柔性驅動器在微機電系統(tǒng)、生物醫(yī)學等領域的應用提供了全新思路。相關成果日前發(fā)表在《先進材料》上。
信天翁可以連續(xù)飛行幾十天，獵豹捕獵時最快速度接近汽車在高速公路上的速度……動物特異的運動能力，很大程度上得益于他們卓越的肌肉性能。人們對研制能夠模仿肌肉運動如伸縮、旋轉、彎曲等的人工肌肉越來越感興趣。
鎵基液態(tài)金屬兼具液體和固體的一些特性，它極易被氧化形成表面氧化膜，未被氧化時，液態(tài)金屬具有目前已知液體中最大的表面張力;氧化后，液態(tài)金屬的表面張力可降至接近零?？蒲腥藛T利用電化學方法快速、可逆地實現(xiàn)這兩種狀態(tài)的切換，同時，通過機構設計，構造液橋，將液態(tài)金屬液滴狀態(tài)切換過程中的形態(tài)變化轉化為驅動行程及驅動力。液態(tài)金屬液滴在上下銅電極之間形成液橋，電極提供氧化電壓時，液滴從近球狀變成扁平泥狀，液橋對上基底的作用力向下，液橋高度降低，人工肌肉“收縮”;電極提供還原電壓時，液滴從扁平泥狀恢復成近球狀，液橋對上基底的作用力向上，液橋恢復初始高度，人工肌肉“舒張”。
研究人員通過對驅動參數(shù)優(yōu)化、驅動單元的串并聯(lián)提升人工肌肉的性能，并基于LMAM驅動開發(fā)了一種自主游動的單尾鰭仿生機器魚。機器魚僅由一節(jié)80毫安時鋰電池供電，游動速度能達到10厘米/分鐘，續(xù)航時間達40分鐘。
該研究證實了液態(tài)金屬人工肌肉在低輸入電壓下具備卓越的驅動性能，為未來開發(fā)基于低功率驅動器機器人系統(tǒng)奠定了基礎。(記者 吳長鋒)
營業(yè)執(zhí)照公示信息