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科学家玩“烫发”,头发“秒变”爬行机器人

内容来源:科技日报      浏览次数:46      更新时间:2021-04-07

    制作能走会动的机器人就一定很复杂吗?不!在科学家手中,一根普通的人类头发就可以“秒变”爬行机器人。

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图片说明:头发人工肌肉的应用展示

  长期致力于人工肌肉材料研究的南开大学药物化学生物学国家重点实验室、化学学院刘遵峰教授团队利用加捻和冷烫技术研发出了一种自行固定智能头发人工肌肉,可通过感知湿度实现自动伸缩,用它制成的毛虫机器人可以做出爬行、扭转等动作。该技术为含化学键的加捻纤维的定型提供了一种新策略,在生物相容性智能材料、传感器和软体机器人研发领域中具有广阔应用前景。介绍该成果的论文日前发表于国际材料学权威期刊《材料视界》上。

  拉伸和扭转驱动是基本的变形类型,可用于构建复杂的变形驱动,如弯曲、滚动、爬行等。人类的肌肉纤维、蜘蛛丝以及铃状铃虫的细长茎等,都是天然界中存在的自固定的纤维驱动器,可以实现伸缩和扭转等运动。

  “但是,这些天然材料不能直接用于工业和人类生活中。因此,急需开发基于生物相容性和生物可降解的天然材料的新型自固定人工肌肉。这种基于生物材料的自固定智能驱动器可用于传感器、控制器以及组织工程、医疗保健和人机交互的软机器人中。”刘遵峰说。

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图片说明:头发的表征及基于二硫键制备人工肌肉的机理

  带着这样的问题,刘遵峰团队开始寻找合适的天然生物材料。美发厅的烫发技术让团队找到了灵感。

  “长久以来,人们一直在寻找让头发卷曲的方法。古埃及人把头发卷在木棒上,用湿泥涂匀,经太阳晾晒后就获得了一头卷发。后来,水烫、火烫、电烫相继出现。如今,冷烫技术被普遍使用。如果能有一种新型烫发技术,可以让头发感知环境湿度变化而智能调控发型,那将多么神奇。”刘遵峰介绍。

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图片说明:旋转型头发人工肌肉的扭转驱动和机械性能

  图片由受访者提供
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