形状记忆聚合物，用于抓握重物

一组来自佐治亚理工学院而且俄亥俄州立大学开发了一种磁性形状记忆聚合物，利用磁场转换成各种形状。这种材料可以实现一系列新的应用，从飞行中改变频率的天线到抓取精致或沉重物体的手臂。

这种材料由三种不同的成分混合而成，它们都具有独特的特性:两种磁性颗粒，一种用于感应热，另一种具有很强的磁性吸引力，以及形状记忆聚合物，有助于将各种形状变化锁定在适当的位置。

乔治亚理工学院乔治·w·伍德拉夫机械工程学院(George W. Woodruff School of Mechanical Engineering)教授杰瑞·齐(Jerry Qi)说:“这是第一种将所有这些单独部件的优点结合到一个系统中的材料，该系统能够快速、可重新编程、可锁定和可逆的形状变化。”

为了制造这种材料，研究人员首先将钕铁硼(NdFeB)和氧化铁颗粒分布到形状记忆聚合物的混合物中。一旦粒子被完全融合，研究人员就会将这种混合物塑造成各种物体，以评估这种材料在一系列应用中的表现。

例如，该团队用磁性形状记忆聚合物混合物的t型模具制作了一个夹持器爪。在物体上施加高频振荡磁场，使氧化铁颗粒通过感应加热，使整个夹持器变暖。温度升高反过来又导致形状记忆聚合物基质软化并变得柔韧。然后，第二个磁场被施加到夹持器上，使它的爪子张开和闭合。一旦形状记忆聚合物冷却下来，它们就会被锁定在那个位置。

形状变化过程从开始到结束只需要几秒钟，而材料在锁定状态下的强度使夹持器可以举起1000倍于自身重量的物体。

“我们设想这种材料在机械臂需要举起非常脆弱的物体而不损坏它的情况下是有用的，例如在食品工业或化学或生物医学应用中，”Qi说。

这种新材料建立在早期研究的基础上，该研究概述了软体机器人和活性材料的驱动机制，并评估了当前技术的局限性。

俄亥俄州立大学机械与航空航天工程系助理教授赵瑞可说:“传统机器人的自由度有限。”“对于软质材料，这种自由度是无限的。”

研究人员还测试了其他应用，其中由新材料制成的线圈状物体可以伸缩-模拟天线在磁场驱动下如何潜在地改变频率。

“这个过程要求我们只在驱动阶段使用磁场，”赵说。“因此，一旦一个物体达到了新的形状，它就可以被锁定在那里，而不会持续消耗能量。”

-副主编克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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