软体机器人、医疗设备、可穿戴设备已经渗透到我们的日常生活中。韩国科学技术院的研究人员开发了一种使用离子聚合物人造肌肉的流体开关，它可以在超低功率下运行，并产生比其重量大 34 倍的力。流体开关控制流体流动，使流体沿特定方向流动以引发各种运动。
韩国科学技术院(院长 Kwang-Hyung Lee)于 1 月 4 日宣布，机械工程系 IlKwon Oh 教授领导的研究团队开发出一种软流体开关，可在超低电压下运行，可在狭窄空间中使用。
人造肌肉模仿人类肌肉，与传统电机相比可提供灵活自然的运动，使其成为软机器人、医疗设备和可穿戴设备中使用的基本元件之一。这些人造肌肉响应电力、气压和温度变化等外部刺激而产生运动，为了利用人造肌肉，精确控制这些运动非常重要。
基于现有电机的开关由于其刚性和大尺寸而难以在有限的空间内使用。为了解决这些问题，研究团队开发了一种电离子软致动器，即使在狭窄的管道中也能控制流体流动，同时产生大量的力，并将其用作软流体开关。
< 图 1. 在超低电压下使用软流体开关分离液滴。>
研究团队开发的离子聚合物人工肌肉由金属电极和离子聚合物组成，它响应电力而产生力和运动。通过在人造肌肉电极表面结合有机分子而制成的多磺化共价有机框架(pS-COF)可在超低功率(~0.01V)下产生相对于其重量而言令人印象深刻的力。
结果，人造肌肉的厚度被制造得像头发丝一样薄，厚度为 180 µm，它产生的力是其 10 毫克的轻重量的 34 倍以上，以启动平稳的运动。通过这一点，研究团队能够以低功率精确控制流体流动的方向。
< 图 2. pS-COF 作为电活性软流体开关的常见电极电解质主体的合成和使用。A) pS-COF的合成示意图。B)电化学软开关工作原理示意图。C)使用基于pS-COF的电化学软开关在动态操作中控制流体流量的示意图。>
领导这项研究的 IlKwon Oh 教授表示：“在超低功耗下运行的电化学软流体开关可以在软机器人、软电子和基于流体控制的微流体领域开辟许多可能性。” 他补充道：“从智能纤维到生物医学设备，这项技术有潜力立即应用于各种工业环境，因为它可以轻松应用于我们日常生活中的超小型电子系统。”
KAIST机械工程系研究教授Manmatha Mahato博士作为第一作者参与的这项研究结果于2023年12月13日发表在国际学术期刊《Science Advances》上。(论文标题：多磺化共价有机框架作为电化学软执行器中移动阳离子客体的活性电极主体
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