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<p>该示意图显示了基于VO2的双晶片双线圈的微制造工艺使用简单的设计和无机材料,伯克利实验室的研究人员开发出一种由二氧化钒制成的微型机器人扭转肌,其尺寸比其大小强一千倍</p><p>人体肌肉二氧化钒准备加入物质世界中超级巨星的万神殿因其改变大小,形状和身体特征的非凡能力而备受赞誉,二氧化钒现在可以为其属性增添肌肉力量美国有限公司的一个研究小组能源(DOE)的劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)展示了一种由二氧化钒制成的微型机器人扭转肌肉/马达,其尺寸比人体肌肉强大一千倍,能够将物体弹射50次在60毫秒内,它的长度比它自身长五倍 - 比眨眼间快“我们创造了一个微观的这种工作的领导者吴俊乔是一位与伯克利实验室材料科加州大学伯克利分校材料科学与工程系“使用简单的设计和无机材料,我们在功率密度和速度方面实现了优于现在用于集成微系统的电机和执行器”这部电影显示了基于二氧化钒的微肌肉功能首先在微弹射模式下,抛出一个物体,然后在微爆模式下,通过推动物体来感知近物体并作出反应(电影由Junqiao Wu group,Berkeley Lab / UC Berkeley提供)吴是一篇论文的相应作者,在“高级材料”杂志上描述了这项研究</p><p>该论文的标题是“强大,多功能由相变激活的扭转微肌“共同作者是Kai Liu,Chun Cheng,Joonki Suh,Robert Tang-Kong,Deyi Fu,Sangwook Lee,Jian Zhou和Leon Chua是什么让电子行业高度关注二氧化钒的原因是它是少数几种在低温下绝缘体但在67摄氏度下突然变成导体的材料之一</p><p>这种温度驱动的绝缘体到金属的相变有望在一天内产生更快,更节能的电子和光学器件</p><p> ,二氧化钒晶体也经历温度驱动的结构相变,当加热时,它们沿着一个维度快速收缩,同时沿着另外两个扩展</p><p>这使得二氧化钒成为用于制造小型化,多功能马达和人造肌肉的理想候选材料“小型旋转电动机对于集成微系统非常重要,并且在过去几十年中一直在大力推行,“吴莎“我们的微肌肉的功率密度与其多功能性相结合,使其与所有当前的宏观或微扭转执行器/电机相区别”,吴和他的同事们用长的“V”在硅衬底上制作了他们的微肌肉</p><p>形状“双晶片带由铬和二氧化钒组成当V形带从基板上释放出来时,形成一个由双线圈组成的螺旋,双线圈的两端连接到铬电极垫加热双线圈驱动它,转动它进入一个微型弹射器,其中线圈中的物体在线圈被驱动时被投掷,或者是接近传感器,其中物体的遥感(意味着不接触它)引起“微爆”</p><p>微肌肉阻力和形状的快速变化将物体推开“多个微肌肉可以组装成一个模拟活跃神经肌肉系统的微机器人系统,”吴说“自然组合”接近感应和扭转运动的功能允许设备远程检测目标并通过将自身重新配置为不同的形状来响应</p><p>这模拟了神经感知并向肌肉传递刺激的生物体,肌肉提供运动“二氧化钒微肌肉证明可逆扭转运动超过一百万次循环而没有退化 它们还表现出高达约200,000转/分钟的转速,每毫米500至2,000度的振幅,以及高达约39千瓦/千克的能量密度“这些指标均比现有的扭转电机高出几个数量级</p><p>关于静电学,磁学,碳纳米管或压电学,“吴说,二氧化钒微肌的加热可以通过一个微小的加热垫或者在双线圈上施加电流来完成它</p><p>电流是更好的方法,因为它允许选择性加热单个微肌肉,加热和冷却过程更快</p><p>此外,由于二氧化钒吸收光线并将其转化为热量,线圈也可以被触发光热地“通过功能和多功能的结合,我们的微肌肉显示出需要高水平功能的应用的巨大潜力在一个狭小的空间中进行整合,“吴说这项工作得到了美国能源部科学办公室早期职业奖的支持,加州大学伯克利分校出版:刘凯等,”相变过程激活的功能强大的多功能扭转微小齿轮,2013 ,Advanced Materials,2013年12月19日; DOI:101002 / adma201304064资料来源:劳伦斯伯克利国家实验室Lynn Yarris图片: