For many years, artificial muscles, also called ionic actuators, have been promoted as the most suitable technology for use in wearable robots, haptic devices, flexible devices, soft robotics, and others, taking advantage of large deformations at ultra-low voltages (~0.5V). However, ionic actuators are electrical energy only, and have limitations that are driven using the volume difference of positive and negative ions within the electrolyte. For use in practical engineering, we use Ni-MOF for electrodes that can receive both electrical and magnetic stimulation. The above actuator showed a very fast reaction rate of 1.52 s at DC 0.5 V stimulation and a bending of about 4 times larger than the PEDOT:PSS alone actuator, and similarly showed bending deformation more than 4 times larger at AC stimulation, with a size of 30 mm, which is the largest ionic actuator ever studied. Due to the porous nature of Ni-MOF, it has high electrical conductivity and electrical capacity, and has succeeded in developing ionic actuators that produce the largest deformation. Using this, Ni-MOF was added to the end of the electrolyte to create a driveable system with magnetic stimulation, which showed greater performance. In conclusion, a soft robot was developed that uses electrical and magnetic impulses to fly and move like hummingbirds.
다년간, 이온성 액추에이터라고도 불리는 인공근육은 생체 모방기술을 토대로 초저전압 (~0.5V)에서 큰 변형을 일으킬 수 있는 장점을 이용해 웨어러블 로봇, 햅틱 디바이스, 유연성이 높은 디바이스, 소프트 로보틱스등에 사용하기에 가장 적합한 기술로 촉망받아 왔으며, 지속적으로 연구되어 왔다. 그러나, 이온성 액추에이터는 전기에너지만으로 전해질 내의 양, 음이온의 부피차를 이용하여 구동되는 한계점이 있다. 실제 공학에 사용하기 위해서, 우리는 전기적인 자극과 자기적인 자극을 동시에 받을 수 있는 Ni-MOF를 전극에 사용한다. 위 액추에이터는 DC 0.5V 자극에서 1.52초의 굉장히 빠른 반응 속도와 PEDOT:PSS만으로 이루어진 액추에이터보다 약 4배 큰 굽힘을 보였고, AC자극에서도 마찬가지로 4배이상 큰 굽힘변형을 보였으며, 끝단과 끝단 사이의 변형의 크기가 30mm로 이는 이전에 연구된 이온성 액추에이터 중 가장 큰 변형을 일으킨 인공근육이다. Ni-MOF의 다공성 특성으로 인해 높은 전기전도성과 전기용량을 가졌고, 이 특성으로 가장 큰 변형을 만드는 이온성 액추에이터를 개발에 성공했다. 이를 이용하여 다자극 액추에이터를 만들기 위해 Ni-MOF를 전해질의 끝단에 첨가하여 자기적인 자극으로 구동 가능한 시스템을 만들었고, 더 큰 성능을 보였다. 결론적으로, 전기적, 자기적 자극을 이용하여 벌새처럼 날아서 움직임이는 소프트 로봇을 개발했다.
