Design and Investigation of Electrospun Artificial Muscle Fibers
静电纺人造肌肉纤维的设计与研究
基本信息
- 批准号:1762560
- 负责人:
- 金额:$ 43.82万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-04-01 至 2022-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This grant will support the research that will create new knowledge relevant to soft robotics and active structures that are widely used in biomedical, manufacturing and energy sectors and will serve to advance our national health and prosperity. The grant allows the design and investigation of artificial muscle fibers fabricated from electrospinning technique. Artificial muscle materials can generate an active deformation and force when subjected to external stimuli, behaving like real muscle. Previously developed artificial muscle materials have often suffered from poor scalability and slow response, which greatly limit their applications. Consequently, performance of artificial muscle has been increasingly recognized as one of the bottlenecks in designing novel soft robots and active structures. The artificial muscle material in this grant will have superior mechanical properties, a faster response rate, diverse actuating modes and excellent scalability. These new materials will contribute to the rapidly developing fields of soft robotics, novel actuators and energy conversion systems. The project will also provide interdisciplinary education and training opportunities to graduate and undergraduate students and seeks to attract underrepresented groups into science and engineering. Short disseminated demonstrations of artificial muscles to be developed will serve as an attractive education and research platform for disadvantaged, first generation high school and college students.The artificial muscle assembled from electrospun polymer fibers can be easily fabricated into different shapes with various actuating modes, scaled up and down to various sizes, made to respond to different stimuli. A comprehensive understanding of processing-structure-property relationship for the electrospun polymer fibers is essential for the rational design of the artificial muscle fibers. The research team will electrospin three different types of polymer fibers: semicrystalline polyamide, polyelectrolyte and liquid crystal polymer, conduct systematic chemo-thermo-mechanical characterizations of these individual fibers using novel electrospinning tools, and design artificial muscle with diverse actuating modes by assembling these polymer fibers into different patterns.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该赠款将支持这项研究,这些研究将创建与软机器人和活跃结构有关的新知识,这些知识广泛用于生物医学,制造和能源领域,并将有助于提高我们的民族健康和繁荣。该赠款允许设计和研究用电纺技术制造的人造肌肉纤维。当受到外部刺激时,人造肌肉材料可以产生主动的变形和力,就像真实的肌肉一样。 以前开发的人造肌肉材料通常会遭受较差的可扩展性和缓慢的反应,这极大地限制了其应用。因此,人造肌肉的性能越来越被认为是设计新型软机器人和活跃结构的瓶颈之一。该赠款中的人造肌肉材料将具有卓越的机械性能,更快的响应率,不同的致动模式和出色的可扩展性。这些新材料将有助于迅速发展的软机器人技术,新型执行器和能量转换系统。该项目还将为毕业生和本科生提供跨学科的教育和培训机会,并试图吸引代表性不足的群体进入科学和工程学。简短的传播锻炼表现为人造肌肉,将作为一个有吸引力的教育和研究平台,用于弱势,第一代高中和大学生。通过电纺聚合物纤维组装而来的人造肌肉可以轻松地制成不同的形状,这些形状具有各种驱动模式,对各种尺寸缩放到各种尺寸,对不同的刺激进行了响应,对不同的刺激做出了响应。对电纺聚合物纤维的加工结构 - 特性关系的全面理解对于人造肌肉纤维的合理设计至关重要。研究小组将旋转三种不同类型的聚合物纤维:半晶体聚酰胺,聚电解质和液晶聚合物,对这些单个纤维进行系统的化学化学疗法表征,使用新型的静电纺丝工具对这些单个纤维进行系统的方式,并使用具有多样化的肌肉降级的型号的模式,并用不同的模式宣告了这些模式,并以这些模式为各种模式,并以这些模式为各种模式。值得通过基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准来通过评估来支持。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
High-contrast and reversible polymer thermal regulator by structural phase transition
- DOI:10.1126/sciadv.aax3777
- 发表时间:2019-12-01
- 期刊:
- 影响因子:13.6
- 作者:Shrestha, Ramesh;Luan, Yuxuan;Shen, Sheng
- 通讯作者:Shen, Sheng
Osmotic Pumping and Salt Rejection by Polyelectrolyte Hydrogel for Continuous Solar Desalination
- DOI:10.1002/aenm.201900552
- 发表时间:2019-08
- 期刊:
- 影响因子:27.8
- 作者:Jian Zeng;Qingyang Wang;Yang Shi;Ping Liu;Renkun Chen
- 通讯作者:Jian Zeng;Qingyang Wang;Yang Shi;Ping Liu;Renkun Chen
Dual-mode solid-state thermal rectification
- DOI:10.1038/s41467-020-18212-2
- 发表时间:2020-08-28
- 期刊:
- 影响因子:16.6
- 作者:Shrestha, Ramesh;Luan, Yuxuan;Shen, Sheng
- 通讯作者:Shen, Sheng
Thermoelectrics of Nanowires
- DOI:10.1021/acs.chemrev.8b00627
- 发表时间:2019-08-14
- 期刊:
- 影响因子:62.1
- 作者:Chen, Renkun;Lee, Jaeho;Li, Deyu
- 通讯作者:Li, Deyu
Electrospun liquid crystal elastomer microfiber actuator
- DOI:10.1126/scirobotics.abi9704
- 发表时间:2021-08-11
- 期刊:
- 影响因子:25
- 作者:He, Qiguang;Wang, Zhijian;Cai, Shengqiang
- 通讯作者:Cai, Shengqiang
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Shengqiang Cai其他文献
Voltage-Induced Wrinkling in a Constrained Annular Dielectric Elastomer Film. Journal of Applied Mechanics
约束环形介电弹性体薄膜中电压引起的起皱。
- DOI:
- 发表时间:
2017 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Kai Li;Wanfang Wu;Ziyang Jiang;Shengqiang Cai - 通讯作者:
Shengqiang Cai
Drying-Induced Deformation in Fiber-Embedded Gels to Mimic Plant Nastic Movements
纤维嵌入凝胶中干燥引起的变形来模拟植物的运动
- DOI:
10.1142/s1758825115500167 - 发表时间:
2015-04 - 期刊:
- 影响因子:3.5
- 作者:
Xiaodong Liang;Kai Li;Shengqiang Cai - 通讯作者:
Shengqiang Cai
Modeling of Light-Driven Bending Vibration of a Liquid Crystal Elastomer Beam
液晶弹性体梁光驱动弯曲振动的建模
- DOI:
10.1115/1.4032073 - 发表时间:
2016-03 - 期刊:
- 影响因子:2.6
- 作者:
Kai Li;Shengqiang Cai - 通讯作者:
Shengqiang Cai
Delayed electromechanical instability of a vscoelastic dielectric elastomer balloon
粘弹性介电弹性体球囊的延迟机电不稳定性
- DOI:
- 发表时间:
2019 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Xiongfei Lv;Liwu Liu;Yanju Liu;Jinsong Leng;Shengqiang Cai - 通讯作者:
Shengqiang Cai
Shengqiang Cai的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Shengqiang Cai', 18)}}的其他基金
Chemo-Mechanical Coupling in the Erosion of Degradable Polymers
可降解聚合物侵蚀中的化学机械耦合
- 批准号:
2029145 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 43.82万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Experimental and Theoretical Studies of Mechanics Interacting with Electric/Optical Fields in Liquid Crystal Elastomers
职业:液晶弹性体中与电场/光场相互作用的力学实验和理论研究
- 批准号:
1554212 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 43.82万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Dynamics of Surface Instability Propagation in Soft Materials
合作研究:软材料表面不稳定性传播动力学
- 批准号:
1538137 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 43.82万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
新疆猪源optrA/poxtA阳性肠球菌的分子流行病学调查及粪菌移植对其在肠道中传播的影响
- 批准号:32360910
- 批准年份:2023
- 资助金额:32 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
基于复杂抽样和时空效应下卫生服务调查数据的小域估计方法研究
- 批准号:82304238
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
海南省儿童急性呼吸道感染病原的分子流行病学调查及基于数学模型的流行特点研究
- 批准号:82360658
- 批准年份:2023
- 资助金额:32 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
面向重大灾情精准调查的随机无人机路径规划问题研究
- 批准号:72304049
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
算法规范对知识型零工在客户沟通中情感表达的动态影响调查:规范焦点理论视角
- 批准号:72302005
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Spectroscopic Investigation of Electrospun Nanofibers
静电纺纳米纤维的光谱研究
- 批准号:
RGPIN-2015-04014 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 43.82万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Spectroscopic Investigation of Electrospun Nanofibers
静电纺纳米纤维的光谱研究
- 批准号:
RGPIN-2015-04014 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 43.82万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Spectroscopic Investigation of Electrospun Nanofibers
静电纺纳米纤维的光谱研究
- 批准号:
RGPIN-2015-04014 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 43.82万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Spectroscopic Investigation of Electrospun Nanofibers
静电纺纳米纤维的光谱研究
- 批准号:
RGPIN-2015-04014 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 43.82万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Spectroscopic Investigation of Electrospun Nanofibers
静电纺纳米纤维的光谱研究
- 批准号:
RGPIN-2015-04014 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 43.82万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual