软机器人、医疗器械和可穿戴设备已经渗透到我们的日常生活中。韩国科学技术院(KAIST)的研究人员利用离子聚合物人造肌肉开发出了一种流体开关，该开关以超低功率运行，产生的力是其重量的34倍。流体开关控制流体流动，使流体沿特定方向流动，从而引发各种运动。

韩国科学技术院(KAIST)(校长李光亨)4日表示，机械工学系吴一权教授组开发出了在超低电压下工作，并能在狭小空间内使用的软流体开关。

与传统电机相比，人造肌肉模仿人类肌肉，提供灵活自然的运动，使其成为软体机器人，医疗设备和可穿戴设备中使用的基本元素之一。

这些人造肌肉根据外部刺激(如电、气压和温度变化)产生运动，为了利用人造肌肉，精确控制这些运动是很重要的。

基于现有电机的开关由于其刚性和大尺寸而难以在有限的空间内使用。

为了解决这些问题，研究小组开发了一种即使在狭窄的管道中也能在产生大量力的同时控制流体流动的电离子软执行器，并将其用作软流体开关。

研究小组开发的离子聚合物人造肌肉是由金属电极和离子聚合物组成的，它会根据电流产生力和运动。

通过在人造肌肉电极表面结合有机分子制成的聚磺化共价有机框架(pS-COF)，以超低功率(~0.01V)产生相对于其重量的令人印象深刻的力。

其结果是，制作成头发丝般细、厚度为180微米的人造肌肉，其产生的力是其重量(10毫克)的34倍以上，从而实现了平稳运动。

通过这种方法，研究小组能够以低功率精确控制流体的流动方向。

主导该研究的吴一权教授表示:“超低功率的电化学软流体开关在软机器人、软电子、以流体控制为基础的微流体等领域开辟了许多可能性。”他补充说:“从智能纤维到生物医学设备，这项技术有可能立即应用于各种工业环境，因为它可以很容易地应用于我们日常生活中的超小型电子系统。”

KAIST机械工学系研究教授曼玛塔·马哈托博士作为第一作者参与的该研究结果于2023年12月13日发表在国际学术期刊《科学进展》上。

作者：韩国科学技术院(KAIST)

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240111113200.htm

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