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                江蘇大學丁建寧教授團隊在《科學》(Science)雜誌發表論文

                • 分類:會員風采
                • 作者:
                • 來源:
                • 發布時間:2021-01-29 14:56
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                【概要描述】

                江蘇大學丁建寧教授團隊在《科學》(Science)雜誌發表論文

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                  近日,江蘇大學智能柔性機→械電子研究院丁建寧教授團隊與美國德克薩斯州立大學達拉斯分校〓雷伊·鮑曼院士課題組等國際團隊合作,在新一期國★際頂級學術期刊《科學》(Science)雜誌上刊文“Unipolar stroke, electroosmotic pump carbon nanotube yarn muscles”,提出了一種新型高性能電化學驅動人工肌肉(圖1),探索出了人工肌肉全新的驅動機理,大大推動了纖維人工肌肉的應用。論文共同第一作者為江蘇大學胡興好博士,共同通訊作者為江蘇大學◢丁建寧教授,丁建寧教授常州大學團隊共同參與。研究工作得到了國家自然科學基金委共融機器人基礎理論與關鍵技術研究重大研究計劃培養項目(91648109)的資助。

                  人工肌肉是依↑照動物骨骼肌功能,設計出的具有高輸出應變、高輸出能量∑、高輸出功率以及大負載能力的柔性驅動器。因其〒體積小、運動自由度高、環境適應性好,在機器人、柔性機械電子、生物醫療、精準微創手術等領域都有著廣闊的應用前景。

                  早在2015年,丁建寧團隊與雷伊·鮑曼課題組等國際團隊合作,成功將普通的橡膠復合碳納米管材料制成超彈性導電體∏,相關成果發表於《科學》(Science)雜誌(Science 24 July 2015; Vol. 349 No.6246 pp.400-404),2016年被美國discover 雜誌評為世界100 項重大發現之一,世界著名材料學家圖莎爾?戈什在同期Science 發專文評述:其在仿生柔體機器↙人、可穿戴電子設備、柔性太陽能電池等新能源器件以及傳感器等方面有巨大應用前景。此後,鮑曼課題組和合作團隊研制了碳納米管纖維電化學驅動人工肌肉,但該肌肉只能實現單向驅動。

                  在前期研究基礎上,丁建寧團隊與雷伊·鮑曼課題組等國際團隊合作深入研究,使用離子▲交換聚合物改變碳納米管纖維的零電荷電位,突破了單向驅動瓶頸,實現了雙向驅動(圖2)。通過調整電壓,人工肌肉不僅能收縮,還能延長,做到了“伸縮自如”,而且驅動應變能力提高了4倍。胡興↓好博士解釋說,人工肌肉對外界的輸出功率和轉化效率都能得到ω大幅度提升,就相當於人工肌肉可以輕松舉起自身體重10萬倍的重物∏。然而,這種應變效應究竟來自々哪裏?通過近三年的研究,課題組發現了一種完全不同的驅∞動機理,這種人工肌肉能夠將更多的自由水分子吸附到♂纖維中,使得驅動性能進一步提升。響應慢、驅動小、單向驅動等,一直是影響電化學碳納米管☉纖維人工肌肉應用推廣的卡脖子難題。目前,提出的這種新型電化學人工肌肉可以實現在一定頻率範圍內應變隨頻率增加而增大的效應。丁建寧教◥授認為,“高頻響應驅動器應用潛力巨大。比如在仿生※飛行器中,這樣的柔性材料就能適應飛行器高頻響應的需要。”在此研究基礎上,課題組還分別使用陰離子和陽離子聚合物,成功制備全固態⌒電解液人工肌肉(圖3),避免了液態電解液的使用,使得人工肌肉的實用性大大增強。丁建寧教授表示,“拓展人工肌肉的工作頻率和工作溫度,是我們未來的努力方向之一。”

                圖1 新型快速驅動電化學人工肌肉

                圖2 新型人工肌肉實現了由單向驅動轉變為雙向驅動

                圖3 全固態電解液人工肌肉編織成智能織物

                 

                原文地址:http://www.sciencemag.org/content/371/6528/494

                本文來源:江蘇大學智能柔性機械電子研究院

                 

                丁建寧--個人簡介

                  丁建寧,2001年畢業於清華大學精儀系,取得工學博士學位。現為江蘇大學副校長、機械工程︽學科帶頭人,快三平台下载地址會士,新世紀百千萬人才工程國家級人選,擔任中國微米納米技術學ζ會常務理事、中國儀器儀表學會微納器件與系統分會副理事長、中國機械工程學會微納制造分會常務理事、摩擦學分會常務理事等學術職務。長期從事¤微納制造、新能源制造技術及裝備、智能柔性機械電子系統的研究;堅持材料、結構、工藝與性能一體化研究的觀點,在光伏制造、儲能技術、柔性機械電子領域,做出了創造性貢獻。主持完成國家☆自然科學基金重點、科技部863等項目30余項,發表論文600余篇,其中Science 2篇、Science Advances 1篇,授權發明專利200余件,獲國家技術發明獎1項,國家科技進步獎二等獎1項,省部級科學技術特等獎1項、一等獎4項、中國專利銀獎1件,獲江蘇省創新爭先獎章、中國產學研合作促進獎、江【蘇省專利發明人獎等。

                 

                 

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