哈尔滨工业大学与国内外多所高校合作，通过优化人工肌肉智能材料驱动性能，解决了其电容依赖性问题，并为后续设计具有无毒、低驱动电压的高性能驱动器提供了新的理论基础。相关研究成果日前在线发表于《科学》。
据共同通讯作者、哈尔滨工业大学教授冷劲松介绍，智能材料是指可以在外界激励下做出主动响应的新材料。这种材料在人工智能、智能制造、生物医疗、机器人等领域具有广泛的应用前景。聚合物纤维与碳纳米管纱线人工肌肉(以下简称人工肌肉)作为一种典型的智能材料，可通过热、电化学两种方式实现驱动。
传统的人工肌肉只能产生单向驱动，而且需在极低的扫描速率下工作。针对这一问题，研究团队通过聚电解质功能化策略，改变人工肌肉的零点电位，实现了单一离子嵌入、嵌出的“单极”效应，从而解决了“双极”效应所导致的驱动性能降低问题，提高了做功效率、能量密度等性能。
此外，在研究过程中，研究人员还发现了人工肌肉驱动性能随着电容降低而增强的反常现象。进一步研究发现，该现象的产生是由于水合离子在高扫描速率或脉冲频率下，带动周围的水分子，从而增大了离子的有效尺寸，提高了人工肌肉性能。
冷劲松表示，经过优化的人工肌肉具有无毒、驱动频率高、驱动电压低、高比能量、高驱动应变以及高能量密度等特性，在空间展开结构、仿生扑翼飞行器、可变形飞行器、水下机器人、柔性机器人、可穿戴外骨骼、医疗机器人等领域，具有巨大的应用潜力。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1126/science.abc4538
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