記者從合肥工業(yè)大學(xué)獲悉，該校成功研發(fā)了一種可在低電壓及太陽光照射下，產(chǎn)生大變形的新型碳納米管柔性薄膜智能驅(qū)動(dòng)器，并模擬人類“彈指”的手部動(dòng)作，設(shè)計(jì)研發(fā)了在外部光照刺激下產(chǎn)生跳躍運(yùn)動(dòng)的柔性“機(jī)器人”，該成果日前發(fā)表在國際重要學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)功能材料》上。

柔性智能驅(qū)動(dòng)器可將光、電、熱、濕度等外部能量，直接轉(zhuǎn)化為器件本身的機(jī)械變形，無需通過繁瑣的能量轉(zhuǎn)化裝置，因而吸引了科學(xué)家們廣泛的研究興趣。但對于簡單結(jié)構(gòu)、快速大變形、多源響應(yīng)，以及能對飛行、跳躍等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬的柔性驅(qū)動(dòng)器研究仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

合肥工業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院蘇州納米所合作，設(shè)計(jì)制備的具有卷曲形狀的碳納米管/聚合物雙層薄膜驅(qū)動(dòng)器，可在低電壓以及光照射下，產(chǎn)生從管狀到平直形狀的快速大變形，并且在電信號或者光照撤除后恢復(fù)到原始卷曲形狀?？蒲腥藛T將驅(qū)動(dòng)器的兩端部分重合來模擬“彈指”中拇指與中指，從而構(gòu)筑了光驅(qū)動(dòng)跳躍“機(jī)器人”。機(jī)器人在光照下兩個(gè)端部的選擇性非對稱變形導(dǎo)致彈性勢能的積累以及瞬間釋放，從而產(chǎn)生高度達(dá)到自身高度的5倍以上的跳躍運(yùn)動(dòng)，并伴隨空中翻滾動(dòng)作。通過改變?nèi)肷涔夥较颍瑱C(jī)器人還可產(chǎn)生類似于不倒翁的周期性搖擺運(yùn)動(dòng)。

“跳躍運(yùn)動(dòng)涉及到能量的存儲以及瞬間釋放，柔性仿生智能驅(qū)動(dòng)材料器件不需要通過彈簧、齒輪等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來積累、存儲和快速釋放能量，為實(shí)現(xiàn)跳躍運(yùn)動(dòng)提供了一種全新的方式。”合肥工大胡穎研究員說，他們還進(jìn)一步研發(fā)了爬行機(jī)器人、仿生機(jī)械手以及能在太陽光照射下綻開的仿生花朵等。這一成果在智能仿生、柔性傳感等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。