Nouveaux Matériaux: Focus Sur Les Progrès De La Recherche Sur Les Entraînements De Tissus Déformés

Le tissu intelligent à déformation active est un matériau fonctionnel émergent qui a des applications prometteuses dans les tissus portables, tels que la possibilité d'ajuster spontanément la forme pour augmenter le confort de port ou d'aider les humains à soulever des objets lourds plus facilement.Le mouvement d'un tissu de déformation intelligente peut être déclenché de plusieurs façons.Parmi eux, les tissus déformés déclenchés par des ions électrochimiques ont une bonne contrôlabilité, un degré de déformation élevé, une faible tension, une réponse rapide et un effet thermique non perceptible, etc., avec un potentiel d'application dans les dispositifs portables.Cependant, le développement de tissus déformables à entraînement électrochimique est contraint par l'environnement de travail à l'état liquide.

Récemment, jiangtao Shi, chercheur à l'Institut de nanotechnologie et de nanobiomimétisme de Suzhou de l'Académie chinoise des sciences, et d'autres, ont rapporté l'utilisation de l'électrochimie pour entraîner le tissage de fibres musculaires bioniques à déformation active.Ce tissu se caractérise par une faible tension d'entraînement et une réponse rapide, et peut fonctionner de manière stable dans l'air en dehors de l'environnement liquide.Des études ont montré que le contrôle de la contraction des fibres dans différentes zones du tissu permet d'obtenir une déformation active globale et locale du tissu.L'étude a montré de manière préliminaire le potentiel d'application de ce tissu à déformation active électrochimiquement entraîné dans les tissus d'assistance à la force portables.

L'étude a développé une technologie de préparation continue de fibres musculaires bioniques en utilisant des fibres composites de nanotubes de carbone (CNT) comme matière première pour les fibres musculaires bioniques, produisant en continu des compositions noyau - gaine de longueur métrique en contrôlant la vitesse relative entre les sections telles que la ligne d'alimentation, la torsion et l'enroulement dans différentes étapes.CNT @ nylonFibres en spirale.Cette structure fibreuse est uniforme, offre une excellente flexibilité et une tricotabilité, et la structure en spirale n'est pas détruite pendant le tissage.

Le travail construit la structure de fibre composite noyau - gaine.Parmi ceux - ci, les NTC qui jouent un rôle d'activité motrice sont répartis dans la gaine, tandis que les fibres polymoléculaires inertes au coeur de la fibre jouent un rôle dans la réduction des quantités coûteuses de NTC utilisées.L'étude a révélé que ceux qui ont une structure noyau - gaineCNT @ nylonLes fibres composites offrent aux ions électrochimiques une plus grande surface spécifique ainsi qu'un chemin de migration plus court, ce qui favorise une implantation plus importante des ions à l'intérieur de la fibre et une migration plus rapide,CNT @ nylonL'entraînement des fibres musculaires bioniques composites peut atteindre 26,4%.

Basé sur des fibres musculaires bioniques, l'étude a conçu des tissus à déformation active qui peuvent fonctionner de manière stable dans un environnement aérien.L'étude a montré que les fibres musculaires bioniques sont tissées parallèlement aux fibres auxiliaires sur un tissu flexible en tant qu'électrode de travail et contre - électrode, respectivement.Pour éviter les courts - circuits entre les deux électrodes lors de la déformation du tissu, les deux électrodes fibreuses sont tressées en quinconce supérieure et inférieure.La structure des canaux microporeux à l'intérieur des fibres du tissu et entre les fibres joue un rôle d'adsorption et stabilise l'électrolyte.Il a été constaté qu'en appliquant une tension entre l'électrode de travail et la contre - électrode, les ions de l'électrolyte dans le tissu se déplacent dans la couche de CNT de l'électrode de travail, ce qui permet à son tourCNT @ nylonLes fibres produisent un entraînement par contraction.Les chercheurs ont tissé plusieurs ensembles de paires d'électrodes fibreuses dans le tissu et ont constaté que chaque ensemble de paires d'électrodes pouvait être contrôlé individuellement ou coordonné pour contrôler le fonctionnement des différentes paires d'électrodes.Ainsi, ce tissu peut subir à la fois une contraction de l'ensemble et une déformation localisée, avec une grande liberté de déformation.

En outre, l'étude a encapsulé ce tissu à déformation active à entraînement électrochimique et évalué ses perspectives d'application en tant que tissu d'assistance portable.Le tissu déformé après avoir été encapsulé dans un film souple transparent a une flexibilité élevée et ne subit aucune fuite d'électrolyte, se contracte considérablement avec l'application d'une tension électrique lors du travail sur le bras du volontaire et il n'y a pratiquement aucune différence de température entre le tissu et le bras pendant le travail.Cela montre que ce tissu déformable électrochimiquement possède des caractéristiques telles que la capacité de travailler dans l'air, la flexibilité structurelle, le mode de mouvement programmable et l'absence de production de chaleur, et devrait être un candidat pour la prochaine génération de dispositifs portables.

Les résultats de la recherche ont servi de couverture supplémentaire à knittable Electrochemical Yarn muscle for morphingTextiles a été publié dans ACS Nano.Les efforts de recherche sont soutenus, entre autres, par le Fonds national des sciences naturelles, le programme national de recherche et développement clés et le Fonds chinois pour les sciences postdoctorales.

Composite noyau - gaineCNT @ nylonExcellentes propriétés motrices des fibres musculaires bioniques