2016年11月11日 星期五 09:15:33
您的位置:首页资讯中心科技资讯

《Science》形状记忆纤维:小身板中蕴含大能量!

发表时间:2019/7/18

微型发动机在智能纺织品、小型医疗设备、微型机器人等领域具有重要的开发价值,但长期以来,大冲程、高速高能微型发动机的制备都是一项巨大挑战。扭曲纤维由于扭曲力的介入可以放大冲程和工作能力,因此,使用扭曲纤维是最有希望实现微型发动机开发的。然而,现存的包括利用螺旋拓扑结构将体积膨胀转化为拉伸收缩和扭转来提供高重力工作能力的加捻碳纳米管纤维和利用聚合物熵弹性来提供扭转力的加捻聚合物纤维,分别由于高成本、低能量密度等缺陷限制了其应用。



近日,法国波尔多大学Philippe Poulin博士携手德国亥姆霍兹联合会生物材料中心的Andreas Lendlein教授开发了一种基于形状记忆及其纳米复合纤维的高能微引擎。该形状记忆纤维由PVA及其纳米复合材料构成,可以存储机械能并在热刺激下释放机械能从而实现高能、快速旋转



在纤维的制备过程中,通过单壁碳纳米管、氧化石墨烯的添加,可以实现对PVA纳米纤维强度、旋转扭矩、形状恢复时所产生的能量密度的调控。特别在氧化石墨烯的加入后,PVA纤维扭转得到大幅度增强,大角度、高扭矩提供了比自然骨骼肌高60倍的重量工作能力。



值得一提的是,该形状记忆过程可以通过对温度的调控来实现储存能量的逐步释放。该项研究通过一种形状记忆纳米纤维,实现了具有温度响应性并且可以储存机械能的微引擎的制备,在智能纺织品领域的未来研究中具有重要意义。



(来源:纺织导报官微)