Растения и животные могут быстро реагировать на изменения в окружающей их среде: например, венерина мухоловка захлопывается, когда муха касается ее. Однако для воспроизведения подобных действий мягкими роботами требуется сложная механика и сенсоры. Теперь исследователи, как сообщает ACS Applied Materials & Interfaces, напечатали жидкометаллические схемы на одном куске мягкого полимера, создав интеллектуальный материал, который скручивается под давлением или механическим напряжением.
В идеале мягкие роботы могли бы имитировать разумное и автономное поведение в природе, сочетая сенсорное восприятие и контролируемое движение. Но интеграция датчиков и движущихся частей, которые реагируют, может быть неуклюжей или требовать контроля внешнего компьютера. Необходима единая конструкция, реагирующая на внешние раздражители, такие как механическое давление или растяжение. Жидкие металлы могут стать решением проблемы, и некоторые ученые уже исследовали их использование в мягких роботах. Эти материалы можно применить для создания тонких гибких контуров из мягких материалов, способных быстро выделять тепло, когда генерируется электрический ток — либо от источника электричества, либо от давления, приложенного к контуру. Когда мягкие цепи растягиваются, ток падает, охлаждая материал. Чтобы создать мягкого робота, способного к автономному интеллектуальному движению, Чао Чжао (Chao Zhao), Хон Лю (Hong Liu) и их коллеги хотели интегрировать жидкометаллические схемы с жидкокристаллическими эластомерами (ЖКЭ) — полимерами, которые претерпевают значительные изменения в своей форме при нагревании или охлаждении.
Исследователи применили никелированный сплав галлия и индия на LCE и магнитно переместили жидкий металл в линии, чтобы сформировать непрерывную цепь. Силиконовый герметик, который менял цвет с розового на темно-красный при нагревании, сохранял цепь защищенной и на месте. В ответ на ток мягкий материал скручивался по мере повышения температуры, и пленка со временем становилась все краснее. Группа использовала этот материал для разработки автономных захватов, которые воспринимали и реагировали на давление или растяжение, приложенные к цепям. Захваты могли поднимать небольшие круглые предметы и затем сбрасывать их, когда давление было выпущено или материал был растянут. Наконец, исследователи сформировали пленку в виде спирали. Когда давление было приложено к цепи в нижней части спирали, она развернулась с вращательным движением, так как температура материала увеличилась. Исследователи говорят, что эти чувствительные к давлению и растяжению материалы могут быть адаптированы для использования в мягких роботах, выполняющих сложные задачи или передвижения.
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224113042.htm