场氏金属复合弹性体

刚度电导自调

一种将场氏金属颗粒嵌入弹性基体的复合弹性体，其电导率和刚度能随应变自发可逆变化，并可在机械载荷下实现从绝缘到导电的转变，用于需要环境自适应响应的柔性器件。

Yun, Guolin · Cole, Tim · Zhang, Yuxin · Zheng, Jiahao · 孙帅帅 · Yiming, Ou-Yang · Jian, Shu · Lu, Hongda · Zhang, Qingtian · Wang, Yongjing · Pham, D. T. · Tawfique, Hasan · Weihua, Li · 张世武 · Tang, Shi-Yang

Science Advances 2023

参数信息

电导率变化范围

7 orders of magnitude

应用性能提升

1 order of magnitude

技术优势

拉伸即导电

材料在机械应变下从绝缘态转变为高导电态，应变释放后恢复，实现可逆的机电开关。

刚度随应变可调

弹性体在拉伸时刚度大幅下降，可用于需要软硬状态切换的顺应性机构，如机器人关节补偿器。

自触发熔断保护

利用自身机电响应实现过流保护，无需外部传感器或控制电路，熔断电流可通过材料设计调节。

性能提升一个量级

在自触发多轴顺应性补偿器和限流熔断器应用中，性能相比现有技术提升超过一个数量级。

应用场景

• 软体机器人：用应变驱动的刚度变化实现关节顺应性控制，无需复杂驱动系统。
• 柔性电子：提供可拉伸导体与自触发限流保护，简化柔性电路设计。
• 电子皮肤：其电导率与刚度随应变变化，适合模拟皮肤的可变触觉响应。
• 机器人操作：用作自触发多轴顺应性补偿器，提升抓取操作的柔顺性。