軟體機(jī)器人兼具卓越的變形能力和優(yōu)越的界面適應(yīng)性,在近些年引起了廣泛關(guān)注。然而,常用軟材料(如水凝膠、彈性體)表現(xiàn)出有限的光學(xué)、電學(xué)和熱性能,嚴(yán)重限制了軟體機(jī)器人的多功能集成(如刺激響應(yīng)、環(huán)境感知、信息傳遞),導(dǎo)致其難以執(zhí)行復(fù)雜的類人任務(wù)。
圖1. 頭足類動(dòng)物啟發(fā)的可環(huán)境傳感的紅外偽裝軟體機(jī)器人皮膚
近期,東華大學(xué)李克睿研究員聯(lián)合馬里蘭大學(xué)Chen Po-Yen教授,受海洋中頭足類動(dòng)物皮膚功能的啟發(fā)(圖1),耦合應(yīng)變工程策略與低維Ti3C2Tx MXene材料獨(dú)特的光電特性,通過MXene微折皺結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑與尺寸控制,開發(fā)了可拉伸、可紅外偽裝、可環(huán)境傳感的軟體機(jī)器人皮膚。MXene微折皺紋理在可逆應(yīng)變下表現(xiàn)出可控的紅外吸收,賦予了仿生軟體機(jī)器人皮膚可調(diào)諧的紅外發(fā)射,實(shí)現(xiàn)了軟機(jī)器人的動(dòng)態(tài)熱偽裝(圖2);結(jié)合介電彈性體致動(dòng)器的使用,完成了MXene紅外偽裝陣列的構(gòu)筑,模仿了類頭足動(dòng)物皮膚表面分散的色素細(xì)胞(圖3)。得益于固有的熱電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)和高電導(dǎo)率,仿生機(jī)器人皮膚還分別具有熱傳感、應(yīng)變傳感、無線微波通信能力(圖4),良好地模擬了頭足類動(dòng)物皮膚的多重功能。最后,通過簡便、可放大的刷涂工藝,MXene皮膚被完美的裝配在軟體爬行機(jī)器人表面,兩個(gè)穿著MXene皮膚的軟體爬行機(jī)器人(“All-in-One”機(jī)器人)展示了自適應(yīng)熱偽裝能力,能夠在熱成像攝像頭的檢測下主動(dòng)隱藏自己(圖5)。
圖2. 基于MXene微折皺結(jié)構(gòu)的紅外發(fā)射可調(diào)的軟體機(jī)器人皮膚
Figure 3. 頭足類動(dòng)物啟發(fā)的基于介電彈性體致動(dòng)器的紅外熱偽裝陣列
Figure 4. 具有熱/應(yīng)變傳感以及無線傳輸功能的MXene軟體機(jī)器人皮膚
Figure 5. “All-in-one”軟體機(jī)器人展現(xiàn)出實(shí)時(shí)的爬行與環(huán)境溫度檢測以及無線通訊能力
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202110534
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