Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Seong Su Kim thuộc Khoa Cơ khí dẫn đầu đã phát triển một " bộ truyền động thông minh lai dựa trên vật liệu nhớ hình dạng hai chiều " có khả năng "tự thay đổi hình dạng thuận nghịch". Công nghệ này cho phép vật liệu thay đổi hình dạng để phản ứng với các tác động bên ngoài, chẳng hạn như nhiệt, và trở lại trạng thái ban đầu mà không cần đến các thiết bị cơ khí phức tạp bổ sung.

Quá trình phát triển bộ truyền động hai chiều lai SMA-SMP. Nguồn: Advanced Functional Materials (2026). DOI: 10.1002/adfm.202528863

Bài báo đã được xuất bản trên tạp chí Advanced Functional Materials .

Vật liệu thông minh hoạt động như thế nào?

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế một bộ truyền động composite lai kết hợp hợp kim nhớ hình dạng (SMA) và polyme nhớ hình dạng (SMP) để tận dụng ưu điểm của cả hai loại vật liệu. SMA là vật liệu kim loại trở lại hình dạng ban đầu khi được nung nóng, trong khi SMP là vật liệu polyme thay đổi hình dạng khi phản ứng với nhiệt hoặc các tác động bên ngoài khác.

Các vật liệu nhớ hình dạng thông thường có những hạn chế; chúng hoặc không thể trở lại trạng thái ban đầu sau khi bị biến dạng (một chiều) hoặc có tốc độ phục hồi cực kỳ chậm. Hơn nữa, vì hợp kim kim loại và vật liệu polymer có độ cứng khác nhau, chúng thường không thể khôi phục hình dạng chính xác trong quá trình sử dụng lặp đi lặp lại.

Đổi mới về vật liệu và cấu trúc

Để giải quyết những vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã cải tiến cả vật liệu và cấu trúc của nó. Đầu tiên, họ điều chỉnh thành phần hóa học của SMP và gia cường bằng sợi carbon để làm cho vật liệu cứng hơn. Ngoài ra, họ đã áp dụng cấu trúc "lò xo băng" - tương tự như thước dây có thể thu vào - cho bộ truyền động.

Cấu trúc này tạo ra hiện tượng "bật đột ngột", trong đó năng lượng được tích trữ trong quá trình biến dạng và giải phóng tức thì, làm tăng đáng kể cả tốc độ và độ chính xác của chuyển động.

Những cải tiến về hiệu suất và các ứng dụng tiềm năng

Kết quả là, bộ truyền động được phát triển đã đạt được khả năng hoạt động hai chiều hoàn toàn, uốn cong khi bị nung nóng và duỗi thẳng trở lại khi nhiệt độ giảm. Công nghệ này cũng cho thấy phạm vi biến dạng được tăng lên đáng kể và tỷ lệ phục hồi gần như 100% về hình dạng ban đầu. Tốc độ phục hồi cũng được cải thiện đáng kể, khẳng định rằng bộ truyền động có thể hoạt động lặp đi lặp lại mà không cần đến các hệ thống điều khiển phức tạp.

Bộ truyền động nhớ hình dạng được phát triển trong nghiên cứu này có ý nghĩa rất quan trọng vì nó đồng thời đạt được khả năng biến dạng hai chiều, tốc độ truyền động dưới một giây và độ chính xác triển khai cao. Thành tựu này được đánh giá là một bước tiến lớn trong ứng dụng thực tiễn của công nghệ truyền động dựa trên vật liệu nhớ hình dạng.

Giáo sư Seong Su Kim phát biểu: "Nghiên cứu này khắc phục những hạn chế vật lý của vật liệu thông qua thiết kế cấu trúc độc đáo, nâng cao hiệu suất của bộ truyền động nhớ hình dạng lên một tầm cao mới. Chúng tôi kỳ vọng công nghệ này sẽ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như kẹp robot yêu cầu chuyển động lặp đi lặp lại hoặc các cấu trúc có thể triển khai cho các ứng dụng không gian."

Dajeong Kang, một nghiên cứu sinh tiến sĩ, là tác giả chính của nghiên cứu này.

https://techxplore.com/news/2026-03-robotic-motors-shifting-actuator.html (ctngoc)