東北大學(xué)崔笑宇、田野課題組 CEJ：仿生梯度結(jié)構(gòu)軟致動器 - 從制備到應(yīng)用
2023-02-20 來源：高分子科技
生物系統(tǒng)中固有的梯度結(jié)構(gòu)在促進(jìn)高效和精確致動方面起著關(guān)鍵作用。迄今為止，仿生梯度結(jié)構(gòu)軟致動器在軟機(jī)器人、柔性電子和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等諸多領(lǐng)域受到了極大的關(guān)注。仿生梯度結(jié)構(gòu)軟致動器克服了均質(zhì)軟致動器的復(fù)雜控制和雙層軟致動器的分層問題，可以在各種外部刺激（如溫度、pH、紅外光、濕度和化學(xué)物質(zhì)）下實現(xiàn)高集成、高魯棒、平滑連續(xù)以及快速響應(yīng)致動。
近期，東北大學(xué)醫(yī)學(xué)與生物信息工程學(xué)院崔笑宇副教授和田野副教授團(tuán)隊系統(tǒng)性綜述了仿生梯度結(jié)構(gòu)軟致動器的最新進(jìn)展。首先，簡要介紹了梯度結(jié)構(gòu)軟致動器的合成材料，包括水凝膠、碳基材料、形狀記憶聚合物（SMPs）和液晶聚合物（LCPs）。然后，重點總結(jié)和比較了5種梯度結(jié)構(gòu)軟致動器的形成機(jī)制，如UV、電場/磁場、滲透性、親水性和4D打印。接下來，介紹了梯度結(jié)構(gòu)軟致動器的代表性應(yīng)用，如智能抓取器、仿生軟機(jī)器人、智能開關(guān)和柔性電子器件。最后，深入討論了該領(lǐng)域現(xiàn)有的挑戰(zhàn)和未來的前景。該綜述為仿生梯度結(jié)構(gòu)軟致動器的設(shè)計提供了指導(dǎo)，未來將在集成先進(jìn)材料領(lǐng)域帶來更多突破性的進(jìn)展。
圖1. UV形成機(jī)制
圖2. 電場/磁場形成機(jī)制
圖3. 滲透性形成機(jī)制
圖4. 親水性形成機(jī)制
圖5. 4D打印形成機(jī)制
圖6.智能抓取器應(yīng)用
圖7. 仿生軟機(jī)器人應(yīng)用
圖8. 智能開關(guān)應(yīng)用
圖9. 柔性電子設(shè)備應(yīng)用
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141966
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（責(zé)任編輯：xu）
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