铁磁材料和亚铁磁材料由于磁化状态的改变, 其长度和体积都要发生微小的变化, 这种现象称为磁致伸缩。

 

20世纪60年代发现某些稀土元素在低温时磁伸率达3000×10-6～10 000×10-6,人们开始关注研究有适用价值的大磁致伸缩材料。

研究发现,TbFe2(铽铁)、SmFe2(钐铁)、DyFe2(镝铁)、 HoFe2(钬铁)、TbDyFe2(铽镝铁)等稀土－铁系化合物不仅磁致伸缩值高, 而且居里点高于室温, 室温磁致伸缩值为1000×10-6～2500×10-6, 是传统磁致伸缩材料如铁、镍等的10～100倍。 这类材料被称为稀土超磁致伸缩材料(Rear Earth Giant MagnetoStrictive Materials, 缩写为RE-GMSM)。

这一现象已用于制造具有微英寸量级位移能力的直线电机。为使这种驱动器工作, 要将被磁性线圈覆盖的磁致伸缩小棒的两端固定在两个架子上。当磁场改变时, 会导致小棒收缩或伸展, 这样其中一个架子就会相对于另一个架子产生运动。一个与此类似的概念是用压电晶体来制造具有毫微英寸量级位移的直线电机。

 

 

波士顿大学开发了一种由压电微电机驱动的机器人——“机器蚂蚁”。“机器人蚂蚁”的每条腿都是一根长度为1毫米或更短的硅棒，由压电微电机驱动，没有传动装置。这种“机器蚂蚁”可以用来收集实验室中的放射性尘埃，并从活着的病人身上收集患病细胞。

 

2.埃斯顿机器人的形状记忆金属

 

有一种特殊的形状记忆合金叫做Biometal(生物金属)，是一种合金，当它达到特定温度时会缩短约4%。通过改变合金的成分，可以设计合金的相变温度，但标准样品都定在90℃左右。

 

在这个温度附近，合金的晶格结构会从马氏体变为奥氏体，从而变短。然而，与许多其他形状记忆合金不同，它可以在冷却时再次返回马氏体。如果导线上的负载较低，上述过程可以连续变化几十万个周期。

 

实现这种转变的常见热源来自于电流通过金属时金属的电阻产生的热量。因此，来自电池或其他电源的电流可以很容易地缩短生物金属线。

 

这种导线的主要缺点是其总应变只发生在很小的温度范围内，因此除了在开关的情况下，很难控制其张力和位移。

 

 

3.埃斯顿机器人的静电驱动器

 

该致动器具有以下特点:

 

(1)因为动子中没有电极，所以不需要确定与定子的相对位置，定子电极之间的距离可以很小。

 

(2)因为行驶时产生浮力，摩擦力小，停车时吸引力和摩擦力都存在，所以可以获得比较大的握持力。

 

(3)由于结构简单，可以实现基于薄膜的大面积多层结构。

 

基于以上几点，人们把这种执行器作为一种实现人工肌肉的方法来关注。

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