基于CNT介导羧化细菌纤维素纳米纤维的离子型人工肌肉驱动与传感性能研究

来自国际前沿团队的研究人员针对软体机器人领域对高性能电活性材料的需求，开发了一种基于羧化细菌纤维素（CBC）的离子型人工肌肉。该材料兼具双向驱动（1V电压下16mm总位移）与高灵敏度传感功能（0.7966V·mm?1），其宽频带响应（0.05-10Hz）和长时间稳定性（>2h）为柔性致动器与可穿戴传感器提供了创新解决方案。

　　

电活性聚合物(Electroactive Polymers, EAP)在软体机器人领域展现出显著应用潜力，尤其作为致动器与传感器时表现卓越。本研究报道了一种基于羧化细菌纤维素(Carboxylated Bacterial Cellulose, CBC)的高性能生物相容性人工肌肉，其具备双向响应能力：作为电驱动致动器时，仅需1V电压(0.1Hz)即可实现8mm双向行程（总位移16mm）；同时具有0.05-10Hz的宽频带工作能力，并能持续稳定运行2小时以上。这种卓越性能源于CBC、离子液体(Ionic Liquid, IL)与碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNT)三者间牢固的交联作用，赋予材料优异的电化学特性。作为被动传感器时，该材料在3.5mm挠曲位移(0.8Hz)下产生2.7V传感电压，动态传感灵敏度达0.7966V·mm^?1(0.8Hz)。CBC-IL-CNT人工肌肉不仅实现了驱动-传感双功能集成，更为致动系统与可穿戴传感器等应用提供了广阔前景。