[发明专利]一种人造肌纤维及人造肌肉

说明书

本发明提供了一种人造肌纤维，包括纤维管、正电极和负电极；其中，所述纤维管由柔性材料制成，且所述纤维管内填充有液态金属和碱性溶液构成的混合液；所述正电极与负电极设于所述纤维管上，并与所述混合液连通，用于向所述混合液提供电场。本发明还提供了一种人造肌肉，包括上述的人造肌纤维。本发明通过控制正电极和负电极连通或断开，使液态金属表面生成氧化层或使氧化层溶解，进而控制液态金属的变形，模拟肌纤维的舒张或收缩；解决了现有技术中电活性聚合物材料驱动电压高、应变小和响应速度慢的问题，并降低了其使用环境限制。另一方面，其结构简单，经济性较好，拥有更好的柔性、电控性以及变形能力。

技术领域

本发明涉及人造肌肉技术领域，具体涉及一种人造肌纤维及人造肌肉。

背景技术

肌细胞亦称肌肉细胞，是动物体内能动的、收缩性的细胞的总称。肌细胞细而长，又称肌纤维(muscle fiber)，且肌纤维成束状分布，无数个束状分布的纤维共同构成了肌肉的执行单元，其能缩能舒，有着强大的执行能力，是机体器官运动的动力源泉。制造和人体肌肉相似的人造肌肉一直是科学家们研究的目标。

近年来，人造肌肉在驱动和敏感器件应用及软体机器等广泛领域都具有重要的应用前景。目前研究的人造肌肉都是由电活性聚合物材料制成，它能够在外加电场下，通过材料内部结构的改变实现伸缩、弯曲、束紧或膨胀。

然而，上述人造肌肉存在一定的局限性，如电子型电活性聚合物所需的驱动电压较高，产生的应变却较小；离子型电活性聚合物的响应速度较慢，并且只能在电解质环境中使用。因此，发展新型并具有综合优异性能的人工肌肉材料变得越来越迫切。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种人造肌纤维及人造肌肉，以解决现有技术中电活性聚合物材料驱动电压高、应变小和响应速度慢的问题，并降低其使用环境限制。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种人造肌纤维，包括纤维管、正电极和负电极；其中，所述纤维管由柔性材料制成，且所述纤维管内填充有液态金属和碱性溶液构成的混合液；所述正电极与负电极设于所述纤维管上，并与所述混合液连通，用于向所述混合液提供电场。

其中，所述纤维管的两端均设有正电极，所述负电极设于所述纤维管的管壁上。

其中，所述负电极为多个，多个所述负电极均布在所述纤维管的管壁上。

其中，所述正电极与负电极为柔性银电极。

其中，所述纤维管由高分子聚合物制成。

其中，所述纤维管的直径小于0.1mm。

其中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。

其中，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.2mol/L。

其中，所述液态金属与所述氢氧化钠溶液的体积比为1:1。

本发明还提供一种人造肌肉，包括上述的人造肌纤维。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提供的一种人造肌纤维，通过控制正电极和负电极连通或断开，使液态金属表面生成氧化层或使氧化层溶解，由于液态金属的表面张力远大于其氧化物，张力的不同会使液态金属变形，通过控制液态金属表面氧化层的生成和溶解便可以控制液态金属的大尺度变形，进而模拟肌纤维的舒张或收缩；解决了现有技术中电活性聚合物材料驱动电压高、应变小和响应速度慢的问题，并降低了其使用环境限制。另一方面，其结构简单，经济性较好，拥有更好的柔性、电控性以及变形能力。

附图说明