哈爾濱工業(yè)大學(xué)與國(guó)內(nèi)外多所高校合作，通過優(yōu)化人工肌肉智能材料驅(qū)動(dòng)性能，解決了其電容依賴性問題，并為后續(xù)設(shè)計(jì)具有無(wú)毒、低驅(qū)動(dòng)電壓的高性能驅(qū)動(dòng)器提供了新的理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于《科學(xué)》。

　　據(jù)共同通訊作者、哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授冷勁松介紹，智能材料是指可以在外界激勵(lì)下做出主動(dòng)響應(yīng)的新材料。這種材料在人工智能、智能制造、生物醫(yī)療、機(jī)器人等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。聚合物纖維與碳納米管紗線人工肌肉（以下簡(jiǎn)稱人工肌肉）作為一種典型的智能材料，可通過熱、電化學(xué)兩種方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。

　　傳統(tǒng)的人工肌肉只能產(chǎn)生單向驅(qū)動(dòng)，而且需在極低的掃描速率下工作。針對(duì)這一問題，研究團(tuán)隊(duì)通過聚電解質(zhì)功能化策略，改變?nèi)斯ぜ∪獾牧泓c(diǎn)電位，實(shí)現(xiàn)了單一離子嵌入、嵌出的“單極”效應(yīng)，從而解決了“雙極”效應(yīng)所導(dǎo)致的驅(qū)動(dòng)性能降低問題，提高了做功效率、能量密度等性能。

　　此外，在研究過程中，研究人員還發(fā)現(xiàn)了人工肌肉驅(qū)動(dòng)性能隨著電容降低而增強(qiáng)的反常現(xiàn)象。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于水合離子在高掃描速率或脈沖頻率下，帶動(dòng)周圍的水分子，從而增大了離子的有效尺寸，提高了人工肌肉性能。

　　冷勁松表示，經(jīng)過優(yōu)化的人工肌肉具有無(wú)毒、驅(qū)動(dòng)頻率高、驅(qū)動(dòng)電壓低、高比能量、高驅(qū)動(dòng)應(yīng)變以及高能量密度等特性，在空間展開結(jié)構(gòu)、仿生撲翼飛行器、可變形飛行器、水下機(jī)器人、柔性機(jī)器人、可穿戴外骨骼、醫(yī)療機(jī)器人等領(lǐng)域，具有巨大的應(yīng)用潛力。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abc4538