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模仿人类新陈代谢？新型凝胶材料助力仿生柔性机器人研究
2015-05-06 16:14:18 慕雪发布 来源:益择网
益择网讯（慕雪/编译）几十年来，机器人的活动效率都优于人类，然而，传统机器人都由粗大的硬质材料制成，而且要连接外部电源，上述特征都限制了其灵活性和机动性。为此，匹兹堡大学斯旺森工程学院的研究人员发明了一种新型合成聚合物凝胶，它可利用内部产生的化学能量来进行变形和自动移动，它是制造柔性机器人的理想材料，并且在制造微流控设备领域具有巨大应用潜力。
“运动是生物基本行为，由人类最简单的细胞表现出来，它能让生物寻找食物和躲避掠食者。但合成材料通常没有自发进行机械作用或储存并使用自身能量进行定向运动的能力，”Balazs博士说，“在生物学中，定向运动通常涉及某种形状变化，如肌肉的扩张和收缩。因此我们所研究的重点便是能否模仿生物细胞这一基本功能发明一种可改变形状并进行移动的材料。”
研究人员选择了可通过形状扩张和收缩获得能量用以运动的单细胞生物小眼虫为模板，为了模仿其机动性，研究人员找到了两种凝胶材料，即spirobenzopyran (SP)凝胶和Belousov-Zhabotinsky (BZ)凝胶，他们将二者结合，发明了新型光驱动变形和移动的合成凝胶。研究人员将灯光放置在正确的位置以驱动凝胶运动，此外，改变光的模式，凝胶可进行翻滚运动。这一系统就像生物体内的新陈代谢系统一样，能吸收、转换能量并自主执行相应功能。“简单地说，为了使机器人能以更自主更仿生的方式移动，它最好是又软又粘，”Kuksenok博士说，“它抓住和携带东西的能力不能被不灵活和坚硬的边缘所阻碍，它也不用携带额外的电源。下一阶段我们将研究SP和BZ功能凝胶的结合模式以及其与光结合的运动来提升材料的功能。”
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