不对称全纤维致动器

光热湿度双驱动

通过不对称双层纤维膜实现光热和湿度两种刺激下的可编程弯曲驱动，并集成摩擦电效应实现自供能感知。

Zhang, Yufan · Wang, Shuang · 张月 · 熊佳庆

Advanced Materials 2024

具体参数

拉伸应力

{'zh': '5.5', 'en': '5.5'} MPa

断裂韧性

{'zh': '798', 'en': '798'} KJ m⁻³

弯曲曲率

{'zh': '7.23', 'en': '7.23'} cm⁻¹

响应速度

{'zh': '0.60', 'en': '0.60'} cm⁻¹ s⁻¹

技术优势

双刺激驱动

光热层和湿度响应层集成在同一张膜里，对两种刺激都能产生大幅弯曲，不用分别叠两层不同材料。

自带感知

致动过程中产生的摩擦电信号能识别材料类型、物体湿度和温度，不用外接电源或额外传感器。

形状可编程

通过调节纤维取向和双层厚度比，可以定制弯曲模式，做出微操作器、行走机器人和植物机器人。

应用场景

• 软体机器人：直接用作软体机器人的致动和感知层，省去外部传感和电源。
• 电子皮肤：能感知材料、湿度和温度，适合做电子皮肤的自供能触觉层。
• 柔性器件：纤维膜本身柔性可裁剪，可直接集成到柔性器件中。
• 物联网传感：自供能感知无需电池，适合部署在物联网传感节点中。
• 仿生材料：仿生植物机器人和行走机器人证明其能模拟生物驱动行为。