纤维复合材料

摘要\n执行器在智能机器人、可变形纺织品和可穿戴设备等领域有着广泛的应用，其中基于纤维的卷曲线型执行器因其良好的灵活性、高应力和应变而特别有优势。然而，其性能受到所用材料的限制，其微观结构不易设计和控制。本文提出了一种用于作动器的工程复合纱线的新方法。它通过在材料特性和器件结构方面提供广泛的设计选择，为克服这些困难提供了新的解决方案。这里举例说明了一种具有广泛工作温度的可编程热硬螺旋复合纱线驱动器( HCYAs )的工程设计。选用聚酰亚胺( PI )和聚二甲基硅氧烷( PDMS )制备HCYAs，在~ 50℃~ 160℃的1.2 MPa下拉伸驱动20.7 %，比功竞争( 158.9 J kg–1，4倍天然肌肉)。在拉伸变形不变的情况下，PI / PDMS HCYA将20 ~ 100℃的应力提高了近一倍，而且，PI / PDMS HCYA的拉伸刚度随温度的升高而增大，这令人惊讶。通过电热驱动PI / Cu / PDMS HCYAs，机器人手和压力可调的压缩绷带被展示在机器人和可穿戴设备中的潜在应用。