瑞士洛桑联邦理工学院开发新型柔性织物驱动器
2026-01-21 11:25
来源:洛桑联邦理工学院
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瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员近日开发出一种新型柔性织物,该材料在重量仅为4.5克的情况下可承重1公斤,承载能力超过自身重量400倍。这项进展为开发更舒适、高效的可穿戴辅助设备提供了新的技术路径。不同的织物结构及其纤维交叉方向。

目前多数可穿戴机器人系统依赖刚性部件,在舒适性与社会接受度方面存在局限。EPFL软传感器实验室的研究团队通过创新设计,将形状记忆合金纤维以周期性X形结构编织成织物,创造出一种纺织驱动器。该织物在收缩50%时能有效提供辅助力,同时保持良好柔性,易于集成到日常服装中。不同的织物结构及其纤维交叉方向。

该研究由张华鹏和实验室负责人赫伯特·谢伊共同领导,成果已发表于《科学进展》期刊。其工作原理基于镍钛合金纤维在通电加热时缩短并变硬的特性。研究团队设计的X形交叉结构使纤维在收缩时协同作用,避免相互抵消拉力,从而显著提升效能。该织物可拉伸至原长度的160%,兼顾柔韧性与穿着舒适性。不同的织物结构及其纤维交叉方向。

张华鹏表示:“我们认识到纤维交叉方向对织物内部力的积累至关重要。通过调整交叉点位置,确保每个节点产生的力形成建设性叠加,从而制造出性能优于以往设计的纺织驱动器。”4.5 克的 X-Crossing SMA 织物致动器可提升 1 公斤,收缩 50%。

为展示应用潜力,团队将驱动器集成到两种可穿戴原型中:一是辅助肘部弯曲的袖套,可平稳抬起人体模型手中1公斤重物;二是用于医疗或运动场景的加压装置。此外,团队还建立了力学模型,可预测驱动器在不同负载、温度与几何设计下的性能表现。在人体模型的肢体上安装交叉形状记忆合金(SMA)使其能够举起1公斤重的袋子。

谢伊指出:“X形交叉设计的优势在于其能效,可在无需持续耗能的情况下维持压力。这一技术推动了从被动纺织品向主动驱动织物的转变,为开发舒适、实用的可穿戴机器人开辟了新方向。”

更多信息:作者:Huapeng Zhang 等人,标题;《具有取向纤维交叉的力学信息织物致动器》,发表于:《f科学进展》 (2026)。期刊信息:《科学进展》

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