Materials Horizons:2D材料集成的水凝胶作为软机器人的多功能防护皮肤
Nanoyu Nanoyu 2021-05-22


尽管软机器人提供了顺应的对象-机器交互,但它们表现出的材料稳定性不足,从而严重限制了它们在恶劣环境中工作。

近日,新加坡国立大学Po-Yen Chen报道了开发了一类由二维材料(2DM)纳米片和明胶水凝胶组成的软机器人皮肤,具有模仿皮肤的能力(包括伸缩性、体温调节、威胁保护和紧张感)。

文章要点

1研究人员通过阳离子诱导将不同的2 DM纳米层组装到水凝胶上,制备了多种具有高伸长性的2DM一体化水凝胶皮肤(简称2DM/H皮肤)。随着水凝胶层的加入,所有的2DM/H皮肤都表现出与人类皮肤相似的自主排汗行为,从而使2DM/H涂层软机器人能够在高温下或与热物体接触时保持温和的表面温度。

2通过选择不同的2DM单元,2DM/H防护气动抓手表现出更好的环境稳定性,并成功在有机液浴(GO/H皮肤)、明火(MMT/H皮肤)、电磁辐射和生物污染(MXene/H皮肤)等裸露机器人失效的环境中进行软抓取。此外,通过将MXene纳米片非均匀地混合到明胶中,MXene-共混水凝胶层(简称M-H层)变得对应变敏感,从而实时提供压阻信号。

3接下来,研究人员将保形GO/M-H皮肤应用到一个柔软的抓手上,它展示了高度集成的皮肤模拟功能,可以在有机液体的热水浴中处理不规则物体。最后,将MMT/H和GO/H皮肤分别应用于折纸启发的步行者机器人和软蝙蝠式机器人,它们在明火和自主水下移动/导航中执行视觉引导搜索任务,尽管长期暴露在化学品泄漏中。

 

参考文献

Lin Jing, et al, 2D Material-Integrated Hydrogels as Multifunctional Protective Skins for Soft Robots, Mater. Horiz., 2021

DOI: 10.1039/D0MH01594F

https://doi.org/10.1039/D0MH01594F


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