申请/专利权人：南开大学

申请日：2022-09-20

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN115383733B

主分类号：B25J9/10

分类号：B25J9/10;B25J9/00;B25J19/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2022.12.13#实质审查的生效;2022.11.25#公开

摘要：本发明公开了一种多驱动模式人工肌肉纤维及其制备方法，涉及高分子材料领域，本方法采用尼龙6，尼龙6,6以及聚乙烯纤维制备的加捻型、绕棒型和捻曲型人工肌肉为研究对象。发现驱动模式的可逆程度取决于热处理温度、驱动温度和热定形临界温度，指出了驱动模式的选择与三个温度之间的关系规律。该人工肌肉的最大驱动载荷高于50MPa，最大做功能力达到2.1Jg，是天然肌肉的50多倍，最大输出功率为2.5kWkg，最大可收缩应变达到85％，达到同类人工肌肉的先进水平。本发明所得到的多驱动模式人工肌肉纤维可应用在软体机器人和智能装置领域，为高分子材料在人工智能领域拓展了一条新道路。

主权项：1.一种多驱动模式人工肌肉纤维的制备方法，其特征在于，所述人工肌肉纤维是由尼龙6，尼龙6,6以及聚乙烯纤维经过加捻、绕棒、加捻至捻曲，在一定的热定型温度下处理后形成的，具有在不同驱动温度下表现出的多驱动模式；多驱动模式包括完全可逆驱动模式、不完全可逆驱动模式、完全不可逆驱动模式；完全可逆驱动模式为在一定的驱动温度区间，人工肌肉纤维的驱动可逆循环性可以保持几千次而不发生明显的衰减；不完全可逆驱动模式为在一定的驱动温度区间第一次驱动循环后，人工肌肉纤维的长度不能完全恢复原长，也就是发生了部分不可逆的形变，之后的循环中，肌肉的长度将在这两个长度之间循环变化；完全不可逆驱动模式为在超过一定的驱动温度时，人工肌肉纤维第一次驱动循环之后没有观察到可逆的形变；所述的方法包括以下步骤：步骤1：将一定长度的单丝聚合物鱼线的一端固定在步进电机上，另一端悬挂一定的重物并套在曲别针上；步骤2：曲别针环内穿过一根固定在升降台上的不锈钢棒，使鱼线的该端不能自由旋转；步骤3：通过控制器设定鱼线的加捻圈数，在启动电机给鱼线加捻的过程中，鱼线长度会缩短，此时需要不断手动调整升降台的高度，使鱼线在加捻过程中受到的拉力始终保持恒定；步骤4：将加捻后的鱼线两端用高温胶带固定在铁棒上，去除挂重，将得到旋转型人工肌肉纤维；步骤5：将上述人工肌肉均匀地卷绕在铁棒上，并固定两端，去除挂重，当卷绕方向与加捻方向相同时，得到的是同手性人工肌肉纤维，反之，将得到异手性人工肌肉纤维，当绕制同手性人工肌肉纤维时，每一圈肌肉之间需要留出一定的缝隙，当绕制异手性人工肌肉纤维时，相邻的捻曲之间需要紧密地接触；步骤6：将鱼线继续加捻，直到全部纤维都自发形成捻曲结构，之后视情况将该捻曲鱼线进行一定的拉伸，并两端固定，形成捻曲人工肌肉纤维；步骤7：将上述同手性人工肌肉纤维、异手性人工肌肉纤维、捻曲人工肌肉纤维三种人工肌肉纤维放置于真空干燥箱中，在真空状态于不同热处理温度下恒温加热一小时，然后将样品在室温下自然冷却并去除固定，以完成人工肌肉纤维的制备过程；将制备的人工肌肉纤维在不同的驱动温度下进行驱动，可以得到多驱动模式的人工肌肉纤维。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南开大学 一种多驱动模式人工肌肉纤维及其制备方法

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