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模仿植物生长合成材料,新方法让软体机器人行动更灵活

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发布时间:Friday, September 30, 2022 已经查看了543次

据物理学家组织网28日报道,美国科学家受植物生长的启发,开发出一种通过挤压工艺使材料生长合成的方法,有望制造出更好的软体机器人,进入那些地形复杂、人类难以到达的地方,甚至在人体内导航等。相关研究论文发表于最新一期《美国国家科学院院刊》。

软体机器人由柔软材料材料制成,软成长机器人可以创造新材料并在移动时“生长”。此类机器人可在人类无法到达的地方执行相关操作,如检查或安装地下管道,或用于生物医学领域等。

目前的软成长机器人身后拖曳着一条由固体材料制成的“尾巴”,并能在热量或压力的帮助下,使“尾巴”转化为更永久的结构,但这条“尾巴”很难绕过弯道和转弯处,这就使软体机器人很难在有障碍物或弯曲的地形中行动。


此次,研究小组开发出一种新的挤压工艺解决了这个问题。利用这种新工艺,机器人可以用液体而非固体来制造合成材料。材料通过一个开口形成某种特定的形状。


论文第一作者、明尼苏达大学双城分校化学工程与材料科学系博士生马修·豪斯莱登说:“我们受到了植物和真菌生长的启发——植物和真菌会在其身体末端增加物质,将其转化为工程系统。”

豪斯莱登解释说,植物利用水来运输营养成分,当植物向下生长时,这些成分会转化为坚实的根系。他们利用光聚合(利用光将液态单体转化为固体材料)技术,用合成材料模拟了这一过程。使用这项技术,软体机器人可以更轻松地穿越障碍物和蜿蜒的道路。而且,由于该技术只使用液体和光,因此可能不需要加热和昂贵的机械就能制造材料并让其成型。

论文主要作者、化学工程与材料科学系教授克里斯·埃里森说:“这是科学家首次从根本上证明这些概念,机器人越来越多地用于危险、偏远的环境中,我们的研究有望在这一领域产生重要影响。”

2022-09-30 01:39:00   来源: 科技日报