In de Amerikaanse actiefilm "Pacific Rim" vechten gigantische robots genaamd "Jaegers" tegen onbekende monsters om de mensheid te redden. Deze robots zijn uitgerust met kunstmatige spieren die echte levende lichamen nabootsen en monsters met kracht en snelheid verslaan. Er wordt onderzoek gedaan naar het uitrusten van echte robots met kunstmatige spieren zoals die in de film te zien zijn. De krachtige kracht en hoge snelheid in kunstmatige spieren kunnen echter niet worden geactualiseerd, omdat de mechanische sterkte (kracht) en geleidbaarheid (snelheid) van polymeerelektrolyt - de belangrijkste materialen die de actuator aandrijven - tegenstrijdige kenmerken hebben.

Een POSTECH-onderzoeksteam onder leiding van professor Moon Jeong Park, professor Chang Yun Son en onderzoeksprofessor Rui-Yang Wang van de afdeling Chemie heeft een nieuw concept van polymeerelektrolyt ontwikkeld met verschillende functionele groepen op een afstand van 2Å. Deze polymeerelektrolyt is in staat tot zowel ionische als waterstofbindingsinteracties, waardoor de mogelijkheid wordt geopend om deze tegenstellingen op te lossen. De bevindingen van deze studie zijn onlangs gepubliceerd in Advanced Materials .

Kunstmatige spieren worden gebruikt om robots hun ledematen op een natuurlijke manier te laten bewegen zoals mensen dat kunnen. Om deze kunstmatige spieren aan te drijven, is een actuator vereist die mechanische transformatie vertoont onder lage spanningsomstandigheden. Vanwege de aard van de polymeerelektrolyt die in de actuator wordt gebruikt, konden kracht en snelheid niet tegelijkertijd worden bereikt, omdat toenemende spierkracht de schakelsnelheid vertraagt ​​en toenemende snelheid de kracht vermindert.

Om de tot nu toe gepresenteerde beperkingen te overwinnen, introduceerde het onderzoek het innovatieve concept van bifunctioneel polymeer. Door een eendimensionaal ionkanaal van enkele nanometers breed te vormen in de polymeermatrix, die zo hard is als glas, werd een superionische polymeerelektrolyt met zowel een hoge ionische geleidbaarheid als een hoge mechanische sterkte bereikt.

De bevindingen van deze studie hebben het potentieel om innovaties in zachte robotica en draagbare technologie te creëren, aangezien ze kunnen worden toegepast op de ontwikkeling van een ongekende kunstmatige spier die een draagbare batterij (1,5 V) verbindt en snel schakelen van enkele milliseconden (duizendsten van een seconde) produceert. ), en grote kracht. Bovendien wordt verwacht dat deze resultaten zullen worden toegepast in de volgende generatie all-solid-state elektrochemische apparaten en zeer stabiele lithium-metaalbatterijen. + Verder verkennen

Nieuw pad voor batterijontwerp op basis van polymeer van de volgende generatie