??柔性驅(qū)動器有別于普通驅(qū)動器,不但能夠?qū)⒛芰哭D(zhuǎn)換為機械能,實現(xiàn)驅(qū)動,而且具有柔性的特點,在人造肌肉、柔性機器人、微型機器手臂等領域具有廣闊的應用前景。
近日,哈爾濱工業(yè)大學柔性電子與熱管理課題組與中國航天科技集團西安微電子技術(shù)研究所和澳大利亞新南威爾士大學合作,利用石墨烯極低的平面熱膨脹系數(shù)以及具有電熱效應的特點,共同研制了基于石墨烯納米片的超薄型柔性機械手(驅(qū)動器)。該柔性機械手(驅(qū)動器)的厚度小于0.2mm,具有雙層結(jié)構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓驅(qū)動彎曲,并用來制備柔性手指、柔性手掌、柔性章魚爪等器件,實現(xiàn)物質(zhì)抓取和舉起等動作。該項目的創(chuàng)新點在于:1)通過界面工程實現(xiàn)了石墨烯納米片在復合膜中的取向分布,從而讓復合膜具有了良好的導電性和很小的平面膨脹系數(shù);2)能夠通過電壓(3-48V)的精細控制實現(xiàn)柔性驅(qū)動器的定量彎曲;3)加工工藝簡單、高效,可規(guī)?;a(chǎn)。相關(guān)成果發(fā)表于期刊Carbon上(Electro-thermally driven flexiblerobot arms based on stacking-controlled graphite nanocomposites, 2019, 152:873-881, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.06.075),王華濤副教授和吳韜教授為論文的共同通訊作者。
圖1. 柔性驅(qū)動器的制備工藝圖
圖2. 柔性驅(qū)動器復合膜的顯微結(jié)構(gòu)示意圖和SEM照片
圖3 柔性驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)和性能表征(a)結(jié)構(gòu)示意圖和彎曲機理;(b)雙層結(jié)構(gòu)的室溫照片和(c)高溫下的彎曲(d)驅(qū)動器電熱回路結(jié)構(gòu)圖和(e)實物圖、(f)彎曲圖;(g、h)雙層結(jié)構(gòu)良好的柔性;(i、j)驅(qū)動器彎曲圖和多次循環(huán)測試
圖5. 柔性手掌抓取物體
圖6. 柔性章魚爪抓取物體
全文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622319306517
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