具有自愈功能的微工程材料，适用于软机器人的开发利用

下载贤集网APP看更多精彩视频

视频介绍

软身无脊椎动物和脊椎动物一直是软机器人发展的灵感。相较于硬质材料制成的机器人，柔软的机器人具备开展复杂和微妙的任务的能力，包括探测密闭空间和复杂环境。这种机器人可以应用到援助、监视，探测和修正，或检测和处理生物和化学实体的任务中。与此同时，这些机器人必须表现出复杂多样的运动性，对环境变化的快速响应的能力，以及与生物体相似的适应性。受蛇，章鱼，蜘蛛，毛毛虫，水母和黄貂鱼等生物的启发，一直是软机器人研究的活跃领域。尽管在机器人技术领域的早期努力主要依靠电子设备来控制运动，但最近的国外科学家成功地利用了化学反应和自驱动细胞来实现人形运动和附加功能例如可编程的致动和感应。这种机器人可以表现出由活细胞，化学反应或电子学驱动的复杂运动。他们开发了一种简单的材料，它集成了刺激响应性自愈和微结构特征来控制软机器人的运动。通过使用这些材料设计以及超弹性软执行器来控制推进剂的分散和方向，他们模仿了一些蜻蜓在水面上运动的身体特征，主要侧重于推进，掠过和对环境的响应。蜻蜓翅膀的独特微结构特征及其疏水性使其具有独特的功能，包括即使在与水接触时也能保持翅膀的功能。通过在蜻蜓形状的身体中创建了一个气动和微流体逻辑电路，使机器人能够在水面上进行用户和环境控制的运动。除了引导机器人掠过，材料的特性还可以用于检测水的酸化、温度变化和疏水杂质(如油)。他们还利用机翼结构的空间定位pH值响应自愈合来实现pH值驱动的运动控制。pH介导的自我修复域的结合也使机器人具有了额外的环境感知和适应能力。通过掺入热致变色颜料，可以模仿蜻蜓响应周围温度变化而发生颜色变化的能力。这些设计、制造和集成策略，为开发未来的多功能软机器人、生物医学设备和环境监测探头铺平了道路。