物理科技生物学-PHYICA

一种智能柔望月ひとみ软材料,在压力下卷曲或拉伸时膨胀

化学 2022-01-31 00:02:09

美国化学学会 智能软材料可以在压力或机械应变下卷曲

信用:美国化学学会 植物和动物可以对环境的变化做出快速反应,比如当一只苍蝇碰到捕蝇草时,捕蝇草就会迅速关闭

然而,在软机器人中复制类似的动作需要复杂的机械和传感器

现在,《美国化学学会应用材料与界面》杂志的研究人员已经将液态金属电路印刷到一块柔软的聚合物上,创造出一种在压力或机械应变下卷曲的智能材料

理想情况下,软机器人可以模仿自然界中的智能和自主行为,将感知和受控运动结合起来

但是传感器和响应的运动部件的集成可能很笨重,或者需要外部计算机

需要对环境刺激(如机械压力或拉伸)做出反应的单单元设计

液态金属可能是解决方案,一些研究人员已经研究了它们在软机器人中的应用

这些材料可用于在软材料中制造薄的柔性电路,并且当电流产生时,电路可快速产生热量,该电流来自电源或施加到电路上的压力

当软电路被拉伸时,电流下降,冷却材料

为了制造一个能够自主、智能运动的软机器人,赵超、刘红和他的同事们希望将液态金属电路与液晶弹性体(LCE)集成在一起。液晶弹性体是一种聚合物,当加热或冷却时,其形状会发生巨大变化

研究人员将注入镍的镓铟合金应用到LCE上,通过磁力将液态金属排成直线,形成不间断的电路

加热后从粉红色变成深红色的硅酮密封胶可以保护电路并使其保持原位

在电流的作用下,柔软的材料随着温度的升高而卷曲,随着时间的推移,薄膜变得更红

该团队使用这种材料开发了自动抓手,可以感知并响应施加在电路上的压力或拉伸

抓取器可以抓取小的圆形物体,当压力释放或材料被拉伸时,抓取器会将它们放下

最后,研究人员将薄膜做成螺旋形

当压力施加到螺旋底部的回路上时,随着螺旋温度的升高,它会随着旋转运动展开

研究人员说,这些对压力和拉伸敏感的材料可以适用于执行复杂任务或运动的软机器人

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