?Nature最近發(fā)表封面文章(Nature, 2021, 591, 66)報道了浙江大學(xué)在軟體機器人領(lǐng)域的最新進展:游入馬里亞納海溝的自驅(qū)動軟體機器人(Self-powered soft robot in the Mariana Trench)。該仿生軟體魚首次實現(xiàn)了軟體機器人在深海的自主游動?;瘜W(xué)工程國家重點實驗室,浙大化工學(xué)院羅英武教授課題組設(shè)計制備的人工肌肉為該軟體魚提供了關(guān)鍵的驅(qū)動材料。
軟體魚在南海3224米深海中游動
該仿生軟體魚依靠的是兩翼中間橢圓形部位的介電彈性體(Dielectric Elastomer)人工肌肉進行電致驅(qū)動變形,將電能轉(zhuǎn)化為機械能,從而實現(xiàn)游動。?
馬里亞納海溝的低溫(0-4℃)和高壓(110MPa)等極端環(huán)境給介電彈性體材料的設(shè)計帶來了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的介電彈性體材料在高壓和低溫的環(huán)境下,其電驅(qū)動性能會產(chǎn)生明顯的衰減。應(yīng)對這一挑戰(zhàn),化工學(xué)院羅英武教授團隊通過活性乳液聚合技術(shù)設(shè)計制備了SBAS (聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚苯乙烯)三嵌段共聚物彈性體材料,具有低玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度、優(yōu)異的彈性以及優(yōu)秀的電驅(qū)動性能(Macromol. Rapid. Comm. , 2017, 38, 1200268),成為一種能適應(yīng)深海低溫、高壓等極端環(huán)境的人工肌肉材料,助力仿生軟體魚游入深海。
羅英武教授課題組長期致力于使用活性自由基聚合手段實現(xiàn)新材料的可控設(shè)計與制備,突破了活性乳液聚合領(lǐng)域中的系列瓶頸問題,將其發(fā)展為一種制備高性能聚合物新材料的平臺技術(shù)。利用該平臺技術(shù),團隊通過聚合物鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計制備來調(diào)控鏈纏結(jié)密度(J. Mater. Chem. C, 2017, 5, 6834)、選擇性交聯(lián)(Chem. Eng. J., 2020, 382, 123037)、各向異性(Nanoscale, 2020, 12, 7514)以及嵌段結(jié)構(gòu)( Chem. Eng. J., 2021, 405, 126634),從而極大地增強介電彈性體人工肌肉材料的性能,有望繼續(xù)為軟體機器人等領(lǐng)域提供關(guān)鍵新材料。
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