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[学术]金善正教授开发了敏捷而强力的新型人工肌肉
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  • 2021-03-02 09:54:59

金善正教授

金善正教授

 

  汉阳大学电气与生物医学工程系教授金善正和美国德克萨斯大学及跨国研究组一起开发了比现有人工肌肉强3倍的新型“单极性人工肌肉(unipolar artificial muscle)”。

 

  通过此次研究,新开发的人工肌肉克服了现有碳纳米管材料的局限性,预计会对今后的高性能人工肌肉研究产生很大影响。该研究成果刊登在科学领域世界最高权威杂志《科学》上,于29日出刊。

 

  共同研究组发现,在碳纳米管上涂上离子交换树脂时,可以制造出更敏捷、更强力的人工肌肉。

 

  现有的碳纳米管人工肌肉在可使用的电压范围内呈两极性(bipolar)运动,对驱动性能有限制。另外,根据电化学原理,有着运动速度越快,其大小就越小的限制。与此相反,被离子交换树脂覆盖的碳纳米管人工肌肉由于单极性运动,在所有电压范围内都可以进行最大的驱动,移动速度越快,力量就越大。本次论文的共同作者汉阳大学金教授组分析了人工肌肉的驱动原理,为织物型人工肌肉的开发做出贡献,打开了应用于穿戴领域的可能性。

 

  利用人工肌肉生成能量的原理可以在今后继续应用于高性能人工肌肉开发和研究中。另外,汉阳大学组将线形的人工肌肉制成织物,展现了应用于功能性智能服装的可能性。此次研究是在科学技术信息通讯部韩国研究财团实施的领导研究支援事业(自我能源驱动研究团)的支持下进行的。

 

  另外,金教授组利用在2017年《科学》中发表的自我能量生成原理,公开了人工肌肉的两极性、单极性运动的原因——零电荷电势(potential of zero charge,PZC)的变化现象。

 

※ 术语解释:

 

1)离子交换树脂:起到离子交换媒介作用的高分子。

 

2)单极性移动:不同状态在同一电压极性中出现的移动。

 

3)两极性运动:不同状态在不同的电压极性中出现的运动。

 

4)零电荷电势(potential of zero charge,PZC):表面电荷的总和为0的电势。

 

单极性人工肌肉织物。-左边的照片是实际单极性人工肌肉织物照片-右边的照片是单极性人工肌肉织物的模式图(构成、结构及驱动方向)。

单极性人工肌肉织物。-左边的照片是实际单极性人工肌肉织物照片-右边的照片是单极性人工肌肉织物的模式图(构成、结构及驱动方向)。


 

 

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