02 ago 2024 (Noticias de Nanowerk) Las fibras musculares artificiales alimentadas eléctricamente (EAMF, por sus siglas en inglés) están surgiendo como una fuente de energía revolucionaria para la robótica avanzada y los dispositivos portátiles. Reconocidos por sus excepcionales propiedades mecánicas, flexibilidad de integración y versatilidad funcional, los EAMF están a la vanguardia de la innovación de vanguardia. Un artículo de revisión reciente sobre este tema fue publicado en línea en el Revisión Nacional de Ciencias ("Innovaciones emergentes en fibras musculares artificiales accionadas eléctricamente").
Esquema de fibras musculares artificiales accionadas eléctricamente clasificadas según el mecanismo, los componentes materiales y las configuraciones, así como sus campos de aplicación. (Imagen: Science China Press)
Esquema de fibras musculares artificiales accionadas eléctricamente clasificadas según el mecanismo, los componentes materiales y las configuraciones, así como sus campos de aplicación. (Imagen: Science China Press)
Un nuevo capítulo en materiales inteligentes: morfología de las fibras
Los materiales con forma de fibra han demostrado ventajas notables en el campo de los materiales inteligentes y los dispositivos funcionales, convirtiéndose en un punto focal de la innovación científica. La alta orientación molecular de las fibras les confiere una importante resistencia mecánica axial y tenacidad, sentando una base sólida para aplicaciones de alto rendimiento. Técnicas de fabricación avanzadas como el hilado en húmedo, electrohiladoy deposición de vapor químico Proporcionar procesos confiables para dispositivos de fibra de ingeniería. Además, las técnicas de tejido multidimensional en los textiles modernos respaldan la integración de alto grado de fibras funcionales, atendiendo a estructuras complejas y diseños multifuncionales. Específicamente en el ámbito de los músculos artificiales, la actuación rotacional y extensible de las fibras imita los movimientos biológicos de los músculos, mostrando un biomimetismo excepcional con un gran potencial en robótica blanda y otras tecnologías pioneras.Mecanismos operativos: tres mecanismos impulsores principales
Los EAMF utilizan tres mecanismos impulsores principales, cada uno con sus características y avances únicos: La actuación termoeléctrica aprovecha el calentamiento Joule para impulsar la expansión y contracción de los materiales activos, con importantes investigaciones dedicadas a optimizar los materiales base termorreactivos de alta actividad y los innovadores electrodos de calentamiento Joule, incluido el electrodo. -mezclas de materiales activos, estructuras núcleo-cubierta y estructuras de fibras entretejidas. La actuación electroquímica implica el movimiento direccional de iones bajo un campo eléctrico, lo que provoca la expansión o contracción del material. Este método utiliza predominantemente polímeros y nanomateriales conductores, donde los polímeros conductores facilitan el rápido intercambio de electrones e iones a través de reacciones redox reversibles, y los nanomateriales de carbono mejoran los ciclos de carga-descarga debido a su alta superficie. Las innovaciones en esta área se centran en el desarrollo de nuevos materiales con respuesta electroquímica y mecanismos de inyección de iones. La actuación dieléctrica logra el movimiento mediante la deformación de elastómeros dieléctricos bajo un campo eléctrico aplicado, lo que hace que el material se comprima a lo largo de la dirección del campo y se expanda perpendicularmente debido a la acumulación de carga. Juntos, estos mecanismos ilustran la naturaleza robusta y versátil de los EAMF en diversas aplicaciones, desde robótica blanda hasta tecnología portátil.Retos y oportunidades
Si bien la investigación fundamental en los EAMF ha progresado significativamente, la ampliación para aplicaciones más amplias plantea numerosos desafíos. Estos incluyen optimizar los sistemas de gestión térmica en mecanismos termoeléctricos y mejorar el rendimiento de los músculos electroquímicos con electrolitos de estado sólido. La actuación dieléctrica requiere avances en los métodos de producción de fibra para superar sus desafíos técnicos inherentes. Como concluye el profesor Jiuke Mu: "Si bien abordar estos desafíos es crucial, es igualmente importante aprovechar las características únicas de las diferentes fibras musculares artificiales para garantizar que sean adecuadas para aplicaciones específicas". De cara al futuro, el rápido desarrollo de la electrónica flexible y las tecnologías eficientes de almacenamiento de energía probablemente impulsarán a los EAMF a un uso generalizado en campos de dispositivos portátiles sensibles, robótica blanda y dispositivos de rehabilitación médica.- Distribución de relaciones públicas y contenido potenciado por SEO. Consiga amplificado hoy.
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- Fuente: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=65613.php
