介电弹性材料让关节更灵活

发布时间:2015-4-14 6:35:00  阅读数:

光明网(http://edu.gmw.cn/newspaper/2015-04/14/content_105911284.htm)2015-04-14报道:中国哈尔滨工业大学威海分校和美国加州大学洛杉矶分校的研究者们最近发现,用介电弹性体材料制造而成的人造关节能够实现负角度弯曲,即能够上下扇动,这使得人造关节就像鸟类的翅膀一样灵活。这一研究成果日前发表在美国物理联合会的《应用物理快报》上。

      以往,研究者们通常用稳定电压激活人造关节的运动以研究其运动规律。稳定电压只能使人造关节在某一个固定的角度范围内弯曲,而哈工大和加州大学的研究者们则想了解人造关节在周期性变化的交变电压中是如何运动的。

      在实验中,研究者们用交变方波电压激发人造关节的转动。交变方波是一种周期性开启关闭的电压,它不同于以往科学家“常用稳定电压研究人造关节的运动”。

      通过在实验中测试不同的参数,如调整所加电压值和频率、改变人造关节的质量,研究人员发现了一个新的振动现象:当人造关节的转动惯量或者所施加的电压大到一定程度的时候,它能够实现超过90度的负角度弯曲,如鸟类的翅膀一样上下扇动。

      “实现负角度弯曲时,人造关节的运动变得更加复杂,所遵循的振动规律也和常规不同,我们称之为非线性振荡。”研究人员说。

      此外,介电弹性材料因其柔软轻质的内在特点和优秀的电动机械性能,而被认为是最接近人类肌肉的材料,近几年广受科学家们的青睐。

编辑:石骞 来源:光明网

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