【仪表网 研发快讯】近日，四川大学机械工程学院柔性机器人团队蒲伟教授、肖尧予研究员报道了一种能使用能在自然太阳光和人体体温驱动下自主化运动的软体机器人。该工作以“Dynamic Liquid Crystal Elastomers for Body Heat- and Sunlight Driven Self-Sustaining Motion via Material-Structure Synergy”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上。我校机械工程学院硕士研究生刘清同学为该论文第一作者，蒲伟教授、肖尧予研究员为通讯作者，我校机械工程学院为第一完成单位。
在该工作中，首先构筑了一种Tni低至~32°C的碳纳米管掺杂Diels-Alder动态交联液晶弹性体。该材料具有优异的可重加工性、可重编程性及可重构性，可通过3D打印技术制备复杂结构。基于此，团队构建了同手性加捻卷绕型(HOTC)自主化驱动器。利用材料-结构协同作用，该驱动器在30°C下实现了480%/s的应变速率，并由此构筑能够在体温和自然阳光驱动下实现自发运动的软体机器人。该机器人具有强鲁棒性，在粗糙皮肤、光滑玻璃、弯曲圆柱(曲率半径30-46 mm)表面均能稳定运动。同时机器人也能够在22°C下实现自持解扭转-扭转运动。这项研究工作通过材料-结构协同设计，打破了传统自主化软体机器人难以实现高应变速率和自主滚动/振荡的瓶颈，同时实现了体温、自然阳光以及常温下的多种自主化驱动模式。该工作为生物医疗热驱动器件及环境能源驱动的自主化软体机器人开辟了全新路径。
图1.(a)用于制备低Tni DALCE的材料组分的化学结构。(b) 掺杂CNT的DALCE致动器的重新编程过程示意图。DALCE致动器在(c)温暖皮肤或(d)自然阳光下自持续滚动的示意图。
图2.基于DALCE的软体机器人在(a,b)体温、(c)自然阳光、(d,e)模拟太阳光以及(f)常温下的多种自持驱动模式。
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