KAIST开发“重量比力量达34倍”的人造肌肉器件

by Jeong Ilwoong

Published 04 Jan.2024 08:51(KST)

一种能够发挥相当于自身体重34倍力量的离子高分子人工肌肉流体开关已被开发出来。流体开关通过控制流体的流动，使流体沿特定方向流动，从而实现多样化的运动。

右起第一位的 Ohilkwon 教授等研究团队成员正在合影留念。KAIST 提供

KAIST机械工程系表示，由Oh Ilkwon教授研究团队开发出一种可在超低功耗下运行、并可用于狭小空间的软体流体开关，并于4日对外公布。

人工肌肉是对人体肌肉的模仿，相较于传统电机，能够提供更加柔软、自然的运动。凭借这一特性，人工肌肉主要作为基础元件应用于软体机器人、医疗器械和可穿戴设备等领域。

但由于人工肌肉是对电力、气压、温度变化等外部刺激作出反应而产生运动，要利用人工肌肉，就必须尽可能精细地控制这种运动。

此外，基于传统电机的开关刚性大、体积大，在有限空间内使用时存在诸多限制。

为此，研究团队开发出一种即使在狭窄管道内也能发挥巨大力量、并可控制流体流向的离子高分子人工肌肉，并将其用于软体流体开关。

研究团队开发的离子高分子人工肌肉由金属电极和离子高分子构成，对电刺激产生反应，从而产生力量和运动。

其工作方式为：在超低电压（约0.01伏）下驱动的同时，通过在人工肌肉电极表面结合有机分子，构建多孔的共价有机骨架结构（pS-COF），从而在单位重量下输出更大的力量。

在超低电压下利用柔性流体开关分离液滴的情形。KAIST提供

通过这一方法，研究团队成功实现了如头发般纤细厚度（180微米）、重量仅10毫克的人工肌肉，在自重34倍以上的负载下仍能柔和运动，并能在低功耗条件下精确控制流体流动方向。

主导本次研究的Oh Ilkwon教授表示：“这种以超低功耗运行的电化学柔性流体开关，能够在以流体控制为基础的软体机器人、软体电子学和微流体工程领域打开诸多可能性。该技术从智能纤维到生物医疗器械，都可轻松集成到我们日常生活中的微型电子系统中，具有在各类工业现场立即得到应用的潜力。”

本次研究由KAIST机械工程系研究教授Manmasa Mahato博士作为第一作者参与，研究成果已于2023年12月13日发表在国际学术期刊《Science Advances》上。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。