为软机器人开发的新型形状变形,自修复,智能材料

时间:2019-10-21 21:52 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

为软机器人开发的新型形状变形,自修复,智能材料

  软机器人技术,可穿戴技术和人机界面领域的进步要求使用新型可拉伸材料,它们可以适应性地改变形状,同时仅依靠便携式电子设备供电。卡内基梅隆大学的研究人员开发了这种材料,它具有高导电性和导热性以及与其他软复合材料不同的致动能力的独特组合。

  在2019年10月7日发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果中,研究人员报告了这种智能新材料,该材料可以适应环境的变化而适应其形状。该论文的标题为“一种具有液态金属夹杂物的多功能形状变形弹性体”。

  机械工程学副教授卡梅尔·马吉迪(Carmel Majidi)说:“它不仅导热和导电,而且智能化。”他是卡内基梅隆大学软机实验室的负责人。“就像人类在触摸高温或锋利物体时会后坐一样,这种材料无需任何外部硬件即可感知,加工并响应其环境。由于它具有类似神经的电通路,因此距人工神经组织只有一步之遥。”

  Majidi是开发用于软物质工程和软机器人的新型材料的先驱。他的研究团队以前使用镓铟的可变形液态金属微滴和纳米滴创建了先进的材料架构。这是他的实验室第一次将这种技术与一种形状变形橡胶液晶弹性体(LCE)结合使用。Majidi及其研究团队与LCE专家泰勒·沃勒(Taylor Ware)和他的研究生塞德里克·安布洛(Cedric Ambulo)合作,该教授是德克萨斯州达拉斯大学生物工程学教授。

  LCE就像平板显示器中使用的液晶一样,但是像橡胶一样链接在一起。由于它们在受热时会移动,因此它们具有良好的功能,可作为形状变形材料使用。不幸的是,它们缺乏形状记忆激活所需的导电性和导热性。尽管可以加入刚性填料来增强导电性,但这些会使LCE的机械性能和形状变形能力下降。研究人员通过将液态金属镓铟与LCE结合使用,创造出一种具有前所未有的多功能性的柔软可拉伸复合材料,从而克服了这些挑战。

  该材料的另一个关键特征是其韧性和对重大损坏的反应。

  “我们观察到了这种复合材料的电自我修复能力和损伤检测能力,但是与以前的液态金属复合材料相比,其损伤检测能力进一步提高了,” Soft Machines Lab的博士后研究助理,该论文的主要作者Michael Ford解释说。研究。“由于损坏会产生新的导电迹线,可以激活形状变形,因此复合材料可以对损坏做出独特的响应。”

  该材料的高电导率使该复合材料能够与传统电子设备连接,动态响应触摸并可逆地改变形状。它可以用于需要可伸缩电子设备的任何应用中:医疗保健,服装,可穿戴计算机,辅助设备和机器人以及太空旅行。

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