
新性能、新设计、新材料的快速发展,软体机器人的应用领域得以迅速扩大,包括生物医学和外科手术工具、辅助医疗设备、组织工程以及航空航天等。形状记忆聚合物(SMP)的临时形状可以固定而不需连续的外部刺激,同时永久形状可编程,已成为制造软体机器人的重要材料。然而经典的单向SMP制造的软体机器人缺少重构性或可循环性。为了执行复杂的功能和在如体内和太空等远程环境中的应用,软体机器人要具有按顺序的和可编程的响应性。
北卡罗来纳州立大学Joseph B.Tracy等在《Science Advances》报道了将商品化铁基磁性微米颗粒(MMP)包埋在单向热活化SMP(DiAPLEX)中,获得了可重构、远程制动的软体机器人。所制备聚氨酯复合薄膜同时对磁场和光作出反应。作者详细研究了制备的形状记忆悬梁臂、花、捕捉器对磁场和光热的响应行为以及抓取器抓取小物体的能力。
图1.含链状磁性粒子的形状记忆悬臂梁。(A)制动(B和C)含链状磁性粒子DiAPLEX悬臂薄膜的模拟。永磁体(∇H)和LED在左上方的面板中。(b)在一定位置和温度范围内模拟灯丝的等高线表示驱动程度(0,平坦;1,接触磁铁)。(c)模拟静止图像对应于沿(b)中所示的路径,距离磁铁2.3 cm,即与左边的实验几何学一致。
图2.形状记忆花的转动。在LED下逆时针旋转含有非链状磁性粒子的六片花瓣的DiAPLEX花(先对花瓣光热加热和软化,后在永磁体下提升)。打开和关闭LED可以加热和提起其他花瓣。
图5.形状记忆抓取器,抓取、运输和释放小物体。(A)蓝莓(~1.5g)(B)圣女果(~3.2g)。抓取器质量152mg。

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