Группа Smart Polymer Materials Group под руководством профессора Чена Тао из Института технологии и инженерии материалов Нинбо (NIMTE) Китайской академии наук (CAS) в сотрудничестве с профессором Чжэн Иньфей из Чжэцзянского университета разработала материал на основе гидрогеля. мягкий робот с адаптивной деформацией, способный осуществлять многомерное передвижение по бездорожью на естественных ландшафтах.

Эта работа была опубликована в Research.

В процессе естественной эволюции организмы достигли универсального передвижения, такого как ходьба, ползание и плавание, чтобы приспособиться к изменениям внешней среды . В качестве идеального кандидата на роль биомиметического материала гидрогель может создавать разнообразные биомиметические формы благодаря своей превосходной самодеформации и механическим свойствам, подобным мягким тканям. Тем не менее, активация этой деформации на месте для решения автономной локомоции и приведения в действие нескольких задач остается сложной задачей.

Вдохновленный саморазвитием и эволюцией живых организмов, таких как дюймовые черви, слой фототермического гидрогеля, содержащий наночастицы Fe 3 O 4 , был выращен на поверхности изотропной губки из поли(N-изопропилакриламида) (PNIPAm), сформировав таким образом анизотропный бислой. структура за счет межфазной диффузионной полимеризации.

При программированном облучении ближним инфракрасным светом анизотропные конфигурации двухслойного гидрогеля были реконфигурированы и пересобраны для адаптации к изменениям внешней среды, проявляя множественные степени деформации и различные формы.

За счет пространственно запрограммированной деформации врезно-шиповая блокировка динамически формировалась за счет взаимодействия самодеформации и пересеченной местности, когда гидрогелевый привод изгибался или восстанавливался. Таким образом, гидрогелевый привод может имитировать ползание дюймовых червей для создания периодической тяги, реализуя передвижение по бездорожью на различных искусственных грубых субстратах и ​​естественных песчаных ландшафтах.

Воспользовавшись адаптивной деформацией, ползучий гидрогелевый привод изменил свой объем и режим ползания с синергией каждого щупальца, тем самым адаптируясь к сложной местности, включая горный перевал, долину и гребень.

На основе сборки нескольких гидрогелевых моторов активировался даже статический груз, который мог ползти по 2D-шероховатой поверхности или перешагивать через сложные песчаные местности.

Эта стратегия является шагом вперед для проектирования и разработки мягких роботов, деформируемых материалов и биомиметических устройств.