無需任何的電力供應(yīng)，僅通過濕度控制，便可實(shí)現(xiàn)自由爬行的機(jī)器人，你見過嗎？在科研人員的努力下，這一僅存于影視作品中的未來場(chǎng)景，正一步步從科幻走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)重慶研究院先進(jìn)陶瓷及智能制造研究中心的科研團(tuán)隊(duì)在柔性機(jī)器人3D打印上取得新突破。
團(tuán)隊(duì)通過高取向度微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)濕度驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的制備之后，通過在高取向度微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在3D打印微電路方向取得了新進(jìn)展。
研究指出，通過3D打印技術(shù)結(jié)合墨水干燥收縮干預(yù)，制備出具有濕度敏感特性的柔性3D機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)在濕度控制下的自由爬行，并且無需電力供應(yīng)。這些墨水干燥收縮設(shè)計(jì)可在納米尺度上產(chǎn)生巨大毛細(xì)管力，促使石墨烯納米片處于高度致密化和定向排列，而且還可保持宏觀設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的均勻性。
研究發(fā)現(xiàn)，3D打印納米墨水在干燥過程中收縮應(yīng)力逐漸增加，最大值超過～0.74 MPa，顯著高于其他膠體體系。由于墨水具有不同約束方向的收縮，可在拐角處自然形成沿厚度方向的孔隙率梯度，這種孔隙梯度使氧化石墨烯結(jié)構(gòu)具備濕度敏感特性，從而使3D打印濕度驅(qū)動(dòng)氧化石墨烯軟體機(jī)器人成為可能。
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人楊治華教授介紹，常規(guī)柔性機(jī)器人都是壓力驅(qū)動(dòng)或者電子驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)模式都需要能源供應(yīng)限制，無法全天候全時(shí)長(zhǎng)執(zhí)行各種動(dòng)作，而依靠環(huán)境濕度變化驅(qū)動(dòng)的柔性機(jī)器人屬于無源驅(qū)動(dòng)，相比傳統(tǒng)電力驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，它可以有限減少能源限制，提供更多場(chǎng)景應(yīng)用。
他表示，目前，團(tuán)隊(duì)通過新型納米懸浮液的定向排列，已實(shí)現(xiàn)3D打印成型特性上的各項(xiàng)異性，成功實(shí)現(xiàn)了微米級(jí)高精密電路的快速3D打印制造，大幅度提升了電路成型精度和效率，有望應(yīng)用在微波通訊天線等領(lǐng)域。該項(xiàng)技術(shù)已完成專利寫作即將完成專利申請(qǐng)，下一步將進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)化探索。
下一步，該院將圍繞汽車與新能源、智能化裝備、信息技術(shù)、新材料、應(yīng)急環(huán)保等技術(shù)領(lǐng)域推進(jìn)搭建省部級(jí)及以上科研創(chuàng)新平臺(tái)，并積極謀劃國(guó)家級(jí)平臺(tái)，為技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用研發(fā)及產(chǎn)品中試等提供硬件支撐。
