基于细直径形状记忆合金弹簧的柔性织物肌肉

摘要 本研究提出了一种基于形状记忆合金(SMA)弹簧的织物肌肉，该弹簧用直径为80μm的细SMA线圈制成，旨在改善自然对流和强制空气冷却下的散热性能。我们开发了一种新结构及其制造工艺，以创建能够供电和承受高外力的柔性织物肌肉，采用大量细SMA弹簧束。总共有250束SMA弹簧，重量仅为3.2克，构成能够提升1500倍重物的织物肌肉，其中每束线像肌肉纤维一样运行。该织物肌肉产生高达56.54N的阻挡力和2072 W kg−1的功率密度。此外，提出了一种类似淋浴头的空气冷却结构，以进一步提高织物肌肉的驱动速度，并保持其柔韧性。使用强制空气冷却的织物肌肉的冷却速度比自然冷却快40.5%。最后，结果确认强制冷却能够在5.5秒的循环中驱动肌肉。