大學科研成果助力雙響應軟體機器人的發展
人造肌肉的科技突破
當前人工智慧和機器人技術快速發展,如何打造更加智慧、靈敏的軟體機器人一直是研究熱點。人工肌肉作為軟體機器人的核心元件,如何模擬人體肌肉的運動特性一直是科研人員追求的目標。游離子軟致動器因其輕質、高靈活性、大行程和超低工作電壓等優勢,成為人造肌肉的有前景候選。
近日,廈門大學吳德誌教授團隊在【Advanced Materials】上發表最新研究成果,成功開發了一種基於新型鈷磷共摻雜奈米粒子的雙響應軟離子致動器。他們采用雷射直接圖案化技術,將富含電活性和磁活性的核殼奈米粒子嵌入3D石墨烯框架中,構建出了高效的電子/離子傳輸通道。這種獨特的奈米結構不僅賦予了致動器出色的電化學效能,還使其在電場和磁場的雙重刺激下表現出卓越的致動效能。
效能優異的雙響應軟體致動器
廈門大學研究團隊開發的這種軟離子致動器在超低±0.5V的電壓下即可實作13.08mm的峰間位移,響應速度僅需1.38秒,且在約100,000次迴圈後的效能保留率仍超過90%,展現出了優異的穩定性。即使在更微弱的±10mV電壓刺激下,也能檢測到約280微米的彎曲變形。
這一結果不僅大幅提升了軟體致動器的效能,而且為後續軟體機器人的設計和制造提供了新的思路。透過調控核殼奈米粒子的磁效能和電化學特性,研究團隊實作了在電場和磁場雙重刺激下對致動器的精準控制。這種多響應性為軟體機器人提供了更多的自由度和靈活性,有助於開發出更加智慧、高效能的新一代軟體機器人。
生物醫學套用前景廣闊
軟體機器人在生物醫學領域擁有廣闊的套用前景。廈門大學研究團隊還在實驗中展示了這種雙響應軟致動器在誘導幹細胞分化和增殖方面的潛力。他們發現,透過這種軟致動器同時提供機械應變和電刺激,能夠有效促進間充質幹細胞(MSCs)的分化和增殖。這為開發具有化石相容性、簡化結構的自動化細胞培養平台奠定了基礎。
未來,這種雙響應軟體致動器有望在醫療機器人、康復輔助裝置、智慧仿生假肢等領域廣泛套用,為人類健康事業做出重要貢獻。同時,這一研究成果也為其他型別的軟體機器人設計帶來新的靈感和可能性。我們期待這項技術在未來能夠不斷最佳化和升級,為人類社會帶來更多驚喜。
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