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人工肌肉在外界刺激下能够发生收缩、旋转等驱动,因而在机器人、智能织物和假肢等领域引起了广泛关注。目前人工肌肉的制备材料,主要包括碳纳米管纤维、聚合物纤维、液晶弹性体等,通常需要加捻或扭曲等复杂工艺,同时制备的人工肌肉存在响应单一、收缩行程有限、驱动力弱以及应用场景受限等瓶颈问题。1月8日,北航程群峰教授团队在《科学·进展》提出了一种大行程径向取向 MXene 复合纤维拉伸人工肌腱。
图1 MXene复合纤维人工肌肉收缩驱动的机理图
由于MXene具有优异的焦耳热和光热转换性能,MXene复合纤维人工肌肉在电热和光热刺激下也展示了快速且稳定的响应收缩驱动性能,其收缩行程和做功能力高于其它非扭转、热驱动纤维人工肌肉(图2)。此外,具有非扭转结构的MXene复合纤维人工肌肉具有高度可编织性,可以制备复杂形状的驱动器。例如,由4根MXene复合纤维连接的人工假肢在808 nm近红外激光照射时可以驱动自身重量2000倍的手臂200次以上,而8根MXene复合纤维组成的智能抓手则在照射近红外激光时响应收缩,可以实现玩具球的抓取、转移和释放。
图2 MXene复合纤维人工肌肉(MFAMs)在人工假肢上的应用展示
文章链接:
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt1560
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