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利用软弹性体柔性电效应增强机器人机动性

天然压电材料的局限与人造聚合物的突破

天然材料受电信号可大幅变形(如橡皮筋),实现电机能互转,称压电效应,用于传感器、激光电子等。但天然压电材料稀缺、硬脆晶体结构、常有毒——三大缺陷阻碍人类应用。人造聚合物解决稀缺性,创造可弯曲拉伸的软弹性体,但此前软弹性体缺乏显著压电属性。

巨柔性电效应:分子链重排提升性能

研究者在软弹性体中展示“巨柔性电效应”,可改善机器人运动范围,使自供电起搏器成为可能。理论在分子单元链重排层面建立软橡胶材料电-力耦合。软橡胶材料柔性电效应通常很弱,但重排分子链可使柔性电效应提升近 10⁴ 倍。含增强柔性电属性软弹性体的类人机器人可实现更大运动范围执行物理任务。植入心脏的锂电池起搏器可改为自供电:自然运动发电自驱动。此过程复刻人耳功能:声波击打鼓膜振动发电信号传大脑解读;此处运动操控软弹性体发电自驱动设备,较电池更进一步。

后续研究方向

将继续聚焦提升软弹性体柔性电效应。

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