Приводы из жидкого металла, вдохновленные растениями, открывают новый потенциал для гибкой робототехники.

Исследовательская группа под руководством профессора Тянь Синю и профессора Чжан Сяня из Института физических наук Хэфэй (HFIPS) Китайской академии наук (CAS) использовала жидкий металл для создания жидкого металла/полиимида/политетрафторэтилена (LM/PI/ PTFE) программируемые фототермические приводы на основе асимметричного теплового расширения.

Исследование было опубликовано в журнале Advanced Functional Materials на обложке.

«Нас вдохновило то, как чувствительная к кончикам часть растения сжимается с одной стороны, образуя усики», — сказал доктор Ли Сяофэй, первый автор статьи. — «Актуатор, похожий на усики, имеет настраиваемую начальную морфологию».

Жидкие металлы, как новые гибкие фототермические материалы, которые затвердевают без армирования полимеров, заменяют традиционные фототермические материалы для изготовления фототермических приводов. Исследователи стремятся обогатить действие фототермических приводов из жидкого металла, чтобы превратить его в роботизированное движение.

В этом исследовании ученые создали фототермический привод, используя пленку из жидкого металла /полиимида (LM/PI) и ленту из ПТФЭ, который имитирует способность растений искать солнечный свет. Они использовали пленку LM/PI в качестве опоры и фототермического слоя, а лента из ПТФЭ действовала как протоплазма, способная сжиматься и изгибаться.

«Когда вы соедините ленту из ПТФЭ с пленкой LM/PI под разными углами, она скручивается, как завитки, и вы можете получить различные формы, поэтому мы называем ее программируемой», — сказал Ли Сяофэй.

Полученный привод продемонстрировал большую деформацию, быстрый отклик, отличную стабильность и высокую несущую способность. Он будет способствовать исследованиям и практическому применению гибких роботов, интеллектуальных устройств и бионических систем.

Кроме того, исследователи смоделировали привод и точно предсказали морфологию изгиба с помощью анализа методом конечных элементов. Основываясь на программируемости исходной морфологии и прогнозировании модели, исследователи успешно разработали роботов, способных ползать, перекатываться, плавать, хватать и манипулировать.

По мнению команды, этот новый привод открывает путь для дальнейшего развития фототермических приводов в бионических системах и робототехнике.