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上海交大杨广中教授开发基于形状记忆合金智能软复合材料的微型驱

发布日期:2020-08-01 03:41   来源:未知   阅读:

当前软材料、新的制备技术以及连续驱动的研究不断取得新进展,为微型机器人的研究和发展带来新的动能。 微致动器用于处理精细的物体而不损害目标有一系列的应用。特别是,软执行器已经被用于各种应用,如仿生机器,人工肌肉,医疗器械,和仿生夹持器。这些已经缩小到微/毫米大小,以满足不同的应用需求。 这种装置还可用于需要精细操作的应用,如显微外科手术或小规模生物样本的研究。某些合金的形状记忆效应因其工作密度高、驱动机制简单而成为一种有前途的小尺度驱动机制。然而,对于亚毫米器件,形状记忆合金作动器由于制作工艺的限制,难以实现复杂的大位移。

上海交通大学杨广中教授提出了一种基于双光子聚合的小型化柔性复合材料致动器的制作方案。变形模式可以通过改变支架层合的方向来改变。此外,驱动器是通过在驱动器内部沉积的碳纳米管层的局部电阻加热来控制的。 微驱动器设计可产生390 ?N的力,实现高达80°的弯曲角度,并展示了使用单臂和双臂装置来提起与抓取物体的能力 。该研究成果以“Microtentacle Actuators Based on Shape Memory Alloy Smart SoftComposite”为题发表在国际著名期刊Advanced Functional Materials上。

在基于海量SMA的软机器人执行机构的开发中,研究了SMA嵌入复合材料结构,即智能软复合材料(smart soft composite, SSC),以实现更大的弯曲位移和更复杂的执行机构运动。将SMA线嵌入层压复合材料结构中,具有更大的韧性,当复合材料具有定向力学性能时,可编程弯曲或弯曲扭转运动。

本研究的目的是提出一种使用2PP(双光子聚合)工艺制作小规模固态开关执行器的技术。通过采用宏观尺度的结构设计,该几何结构克服了目前基于智能器件的低驱动范围和驱动灵活性 。为了获得致动器内部的局部电加热效应,开发了一种基于碳纳米管(CNT)的电阻层,它被应用于两根SMA导线之间。执行机构只需要电连接,不需要连接到用于肌腱驱动或气动驱动的笨重的直线通道上,从而减少了最终设备的占地面积。

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