Explorando el mecanismo de deformación helicoidal inducida por agua de un actuador biomimético impreso en 4D para lumen estrecho
Autores: Zhao, Che; Duan, Lei; Hua, Hongliang; Zhang, Jifeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Explorando el mecanismo de deformación helicoidal inducida por agua de un actuador biomimético impreso en 4D para lumen estrecho
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Problemas
Adaptabilidad
Utilización espacial
Actuador biomimético
Deformación helicoidal
Muestras experimentales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Para abordar los problemas de adaptabilidad limitada y baja utilización del espacio en los actuadores rígidos tradicionales, se diseñó un actuador biomimético con funcionalidad de deformación helicoidal inducida por agua. Este actuador es capaz de agarrar y recuperar objetos en un lumen estrecho. Se estableció un modelo numérico para analizar su mecanismo de deformación helicoidal, y se calcularon las características de deformación helicoidal del actuador bajo diferentes parámetros estructurales. Basado en la tecnología de impresión en cuatro dimensiones (4D), que integra estructuras impresas en tres dimensiones con materiales responsivos, se fabricaron muestras experimentales de actuadores biomiméticos combinando andamios de fibra de poliuretano termoplástico con gomas de poliuretano absorbentes de agua. Al comparar los resultados de la simulación con los datos experimentales, se corrigió el modelo numérico, proporcionando una guía teórica para el diseño de optimización estructural del actuador. El experimento muestra que el actuador biomimético puede actuar como un agarre para capturar un pequeño objetivo en un lumen de menos de 5 mm de diámetro. Esta investigación proporciona una base teórica y técnica para el desarrollo de actuadores especializados destinados a espacios reducidos.
Descripción
Para abordar los problemas de adaptabilidad limitada y baja utilización del espacio en los actuadores rígidos tradicionales, se diseñó un actuador biomimético con funcionalidad de deformación helicoidal inducida por agua. Este actuador es capaz de agarrar y recuperar objetos en un lumen estrecho. Se estableció un modelo numérico para analizar su mecanismo de deformación helicoidal, y se calcularon las características de deformación helicoidal del actuador bajo diferentes parámetros estructurales. Basado en la tecnología de impresión en cuatro dimensiones (4D), que integra estructuras impresas en tres dimensiones con materiales responsivos, se fabricaron muestras experimentales de actuadores biomiméticos combinando andamios de fibra de poliuretano termoplástico con gomas de poliuretano absorbentes de agua. Al comparar los resultados de la simulación con los datos experimentales, se corrigió el modelo numérico, proporcionando una guía teórica para el diseño de optimización estructural del actuador. El experimento muestra que el actuador biomimético puede actuar como un agarre para capturar un pequeño objetivo en un lumen de menos de 5 mm de diámetro. Esta investigación proporciona una base teórica y técnica para el desarrollo de actuadores especializados destinados a espacios reducidos.