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一种在压力下卷曲或在拉伸时膨胀的智能柔软材料

导读植物和动物可以对环境的变化做出快速反应,例如当苍蝇接触时捕蝇草会突然关闭。然而,在软机器人中复制类似的动作需要复杂的机械装置和传感

植物和动物可以对环境的变化做出快速反应,例如当苍蝇接触时捕蝇草会突然关闭。然而,在软机器人中复制类似的动作需要复杂的机械装置和传感器。

现在,ACS Applied Materials & Interfaces 上的研究人员 已经将液态金属电路印刷到一块软聚合物上,从而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,结合传感和受控运动。但是传感器和响应的移动部件的集成可能很笨重或需要外部计算机。

需要一种能够响应环境刺激(例如机械压力或拉伸)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创建薄而灵活的电路,并且当通过电源或施加到电路的压力产生电流时,电路可以迅速产生热量。

当软电路被拉伸时,电流会下降,从而冷却材料。为了制造能够自主、智能运动的软体机器人,赵超、刘洪及其同事希望将液态金属电路与液晶弹性体 (LCE) 相结合,液晶弹性体 (LCE) 是一种在加热或冷却时形状会发生巨大变化的聚合物。

研究人员将注入镍的镓铟合金应用到 LCE 上,并通过磁力将液态金属移动到线路中以形成不间断的电路。加热时会从粉红色变为深红色的硅酮密封胶使电路受到保护并保持原位。响应电流,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。

该团队使用该材料开发了自主抓手,该抓手能够感知并响应施加到电路上的压力或拉伸。当压力释放或材料被拉伸时,抓手可以拿起小的圆形物体,然后将它们放下。

最后,研究人员将薄膜制成螺旋形状。当压力施加到螺旋底部的回路时,它会随着螺旋温度的升高而展开旋转运动。研究人员表示,这些对压力和拉伸敏感的材料可适用于执行复杂任务或运动的软机器人。

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