Low-Voltage Actuator with Bilayer Structure for Various Biomimetic Locomotions

材料科学 执行机构 人工肌肉 导电体 双层 复合材料 变形(气象学) 纳米技术 电压 电气工程 遗传学 生物 工程类
作者
Wen‐Jin Sun,Yan Guan,Yueyi Wang,Ting Wang,Yingte Xu,Weiwei Kong,Li‐Chuan Jia,Ding‐Xiang Yan,Zhong‐Ming Li
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (36): 43449-43457 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acsami.1c14030
摘要

Composites based on a shape-memory polymer doped with conductive particles are considered as soft actuators for artificial muscles and robots. Low-voltage actuating is expected to reduce equipment requirement and safety hazards, which requires a highly conductive particle content but weakens the reversible deformation. The spatial distribution of the conductive particle is key to decreasing the actuating voltage and maintaining the reversible deformation. Herein, an approach of fabricating a low-voltage actuator that can perform various biomimetic locomotions by spraying and hot pressing is reported. Carbon nanotubes (CNTs) are enriched inside the surface layer of poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) to form a high-density conductive network without degradation of the reversible deformation. The bilayer CNT/EVA actuator exhibits a reversible transformation of more than 10% even with 100 cycles, which requires an applied voltage of just 15 V. Taking advantage of the reprogrammability of the CNT/EVA actuator and reversible shift between the different shapes, different biomimetic locomotions (sample actuator, gripper, and walking robot) are demonstrated without any additional mechanical components. A scheme combining the electrical properties and the shape-memory effect provides a versatile strategy to fabricate low-voltage-actuated polymeric actuators, providing inspiration in the development of electrical soft actuators and biomimetic devices.

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