苏州纳米所邸江涛等合作Materials Today:电化学人工肌肉纤维综述
人工肌肉纤维是一类可在外界刺激(如温差、电化学、溶剂、磁、光)下产生可逆形状变化的纤维材料或器件,具有结构简单、柔顺可变形、比功率密度高、易于集成、复杂变形适应性强等特点。其中,电化学人工肌肉纤维是依赖离子迁移行为实现可逆形变的智能材料体系,与生物肌肉纤维最为接近——二者不仅拥有相同的纤维状形态和收缩运动模式,还具备类似的离子溶液工作环境及离子触发驱动机制。在各类人工肌肉纤维中,电化学人工肌肉纤维因驱动电压低、无明显热效应、易于精准控制等优势备受关注,有望在植入/辅助医疗、软体机器人、智能穿戴、人机交互等领域发展中发挥重要推动作用。
中国科学院苏州纳米所邸江涛研究员长期致力于人工肌肉纤维的制备与功能应用(Science Advances 2022, 8 (46), eabq7703、Matter 2025, 8(11), 102281、Nano Lett. 2024, 24, 31, 9608)。团队在电化学人工肌肉纤维方面开展了一系列代表性研究工作:发展了高性能电化学人工肌肉纤维新材料(Nano Research 2023, 16 (3), 4143−4145、Small 2018, 14 (38), e1801883);制备了具有零扭矩的大螺距纤维结构(Nano Energy 2022, 102, 107609、Small 2024, 20, 2405277、Materials Horizons 2020, 7(11), 3043);提出了电化学离子插层驱动的新机制(ACS Nano 2022, 16(10), 15850、Nano-Micro Letters, 2023, 15, 162);实现了电化学人工肌肉纤维的固态集束组装(ACS Nano 2024, 18 (13), 9500-95102、Small 2021, 17(5), 2006181)。
近期团队发表了电化学人工肌肉纤维综述(图1),系统地总结了电化学人工肌肉纤维领域的最新研究进展,重点阐述了电化学人工肌肉纤维的制备方法、材料种类、离子驱动机制以及多功能应用。深入分析了电化学人工肌肉纤维所面临的挑战并提出针对性解决方案(图2),最后对电化学人工肌肉纤维的未来发展方向做出了展望。
该综述文章以Recent progress and challenges of electrochemical artificial muscle fiber为题发表在国际期刊Materials Today上,苏州科技大学硕士研究生邓捷和中国科学院苏州纳米所任明副研究员为论文共同第一作者,苏州科技大学李宛飞教授和中国科学院苏州纳米所任明副研究员、邸江涛研究员为共同通讯作者。该工作获得了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国博士后科学基金和江苏省自然科学基金等资助。


图2. 电化学人工肌肉纤维的关键挑战及对应解决策略
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