| 신형 인공근육 스마트 소재 개발 | ||
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  하얼빈공업대학교 Leng Jinsong(冷勁松) 교수 연구팀은 스마트 소재 연구에서 획기적인 성과를 거두었다. 연구팀은 인공근육 구동 성능의 전기용량 의존성 문제를 해결하여 향후 무독성, 낮은 구동 전압 및 고에너지 밀도의 고성능 드라이버 개발을 위한 이론적 기반을 마련했다. 해당 연구 성과는 2021년 1월 29일, “단극 스트로크, 전기침투펌프 탄소나노뉴브 얀(Yarn) 근육”이라는 제목으로 국제학술지 “Science”에 온라인으로 게재되었다. 해당 연구는 최초로 고분자전해질 기능화 전략을 통해 인공근육 스마트 소재의 "양극" 구동을 "단극" 구동으로 전환할 수 있음을 발견했다. 또한, 인공근육이 전기용량의 감소에 따라 구동 성능이 증강하는 비정상적 현상을 발견했다. 해당 발견은 인공근육의 후속적 응용에 광범위한 전망을 보여준다. 신형 인공근육은 성능이 더 우수하고, 구조가 더 간단하며, 생체 적합성이 양호하다. 향후 생체공학 항공기의 구동에 응용할 경우, 항공기가 더 가볍고, 더 높이, 더 멀리, 더 오래 비행할 수 있다. 생물 분야에 응용할 경우, 무독성 특성으로 인해 의료용 로봇의 생체 적합성을 향상시킬 수 있다. 신소재는 경량화, 다기능성에서 지능화 방향으로 발전하고 있으며 스마트 소재는 외부 자극에 능동적으로 반응할 수 있는 신소재이다. 탄소나노튜브 얀(Yarn) 인공근육은 전형적인 스마트 소재로 주로 열 및 전기화학적 방법에 의해 구동된다. 그러나, 열 구동은 카르노 순환 효율의 제한을 받아 응용 잠재력에 영향을 미친다. 해당 연구는 전기화학적 구동 방식을 채택하여 에너지 전환 효율이 더 높고, 기존 인공근육의 한계성을 극복하여 수축과 신장이 모두 가능하며 아울러, 작업 효율과 에너지 밀도를 향상시키고 구동 성능의 전기용량 의존성을 극복하였다. 신형 인공근육은 무독성, 높은 구동 빈도, 낮은 구동 전압, 큰 구동 응변 및 고에너지 밀도 등 특성을 보유하며 공간에서 전개 가능한 구조, 생체공학 항공기, 가변성 항공기, 플렉서블 로봇, 웨어러블 외골격, 의료용 로봇, 플렉서블 전자 등 분야에서 거대한 응용 잠재력을 가진다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-02/02/content_462255.htm?div=-1 |
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