软体机器人领域发展迅速,其目标是创造出机械柔顺性更强、功能更全、与人类交互更安全的机器人 [1]。为了实现这一目标,研究人员开发出了与传统机器人部件类似的柔性部件,用于传感 [2]、[3]、驱动 [4] 和计算 [5]。一部分软体机器人利用电磁力实现驱动 [6]–[8]。许多研究人员将磁性粒子嵌入有机硅弹性体中,制成可通过外部磁场 [9]–[12] 或局部磁场 [13]、[14] 驱动的软磁复合材料。Kohls 等人设计了一种带有液态金属线圈和软磁复合材料的软电磁铁 [15],然后将这项工作扩展为生产全软电动机 [16]。Li 等人引入了磁性油灰作为软体机器人的可重新编程、自修复建筑材料 [17]。为了替代耗电的电磁铁,机器人专家使用了电永磁体 [18]。电永磁体由两个磁化强度相同但矫顽力不同的永磁体组成 [19]。导电线圈缠绕在磁体周围,使得短暂的电流脉冲可以产生足够强的磁场来反转低矫顽力磁体的磁化,但不足以影响高矫顽力磁体。因此,通过选择性地反转低矫顽力磁体的极性,可以打开(非零净磁化)或关闭(中性净磁化)。与持续吸取电流的电磁铁相比,电永磁体仅在切换状态时短暂消耗能量;永磁体即使在开启状态下也不会消耗电能 [20]。
摘要:与传统注塑工艺相比,基于挤压的聚合物复合磁体的增材制造可以增加固体负载体积分数,并通过打印喷嘴产生更大的机械力。约 63 vol% 的各向同性 NdFeB 磁体粉末与 37 vol% 的聚苯硫醚混合,并在使用大面积增材制造时制造粘结永磁体,而磁性能没有任何下降。聚苯硫醚粘结磁体的拉伸应力为 20 MPa,几乎是尼龙粘结永磁体的两倍。增材制造和表面保护树脂涂层粘结磁体满足高达 175 ◦ C 的工业稳定性标准,1000 小时内的通量损失为 2.35%。与无涂层磁体相比,它们在酸性溶液(pH = 1.35)中暴露 24 小时并在 80 ◦ C 下退火 100 小时(相对湿度为 95%)时也表现出更好的耐腐蚀行为。因此,聚苯硫醚粘合、增材制造、保护性树脂涂层粘合永磁体具有更好的热性能、机械性能和磁性。