財聯(lián)社上海3月15日訊（編輯黃君芝）為了充分發(fā)揮潛力，軟體機器人設(shè)備不能僅僅由包裹在黏糊糊橡膠中的剛性電子元件組成，還需要一些柔性組件。為此，一組來自美國的科學(xué)家們近期開發(fā)出了一種幾乎完美的新材料，它不僅柔軟、會“自愈”，而且導(dǎo)電。
一直以來，柔軟、可拉伸且導(dǎo)電的自修復(fù)材料在軟體機器人、柔性電子設(shè)備，以及需要與天然生物組織的機械性能相匹配的醫(yī)療設(shè)備中都具有巨大的潛在用途。其中，自修復(fù)水凝膠因其高變形能力、低剛度、可回收性和生物相容性而備受關(guān)注。
然而，它們的導(dǎo)電性不佳，遠低于數(shù)字電子產(chǎn)品所需要達到的指標。為了提高水凝膠的導(dǎo)電性，研究人員常常在其中添加導(dǎo)電填料，但是這會對機械性能造成不利的影響。而且就算能設(shè)法不降低機械性能，這種材料也無法實現(xiàn)“自我修復(fù)”。
在一項最新的研究中，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）的科學(xué)家們開發(fā)了一種全新的凝膠材料，幾乎完美解決了上述所有缺陷。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《自然電子學(xué)》雜志上。
具體而言，這種最新材料由膠狀聚乙烯醇-硼酸鈉組成，其中嵌入銀薄片和鎵基液態(tài)金屬液滴。它還被注入了乙二醇，以防止它變干。
研究人員表示，這種材料不僅完全能夠傳導(dǎo)強大的電流，而且可以拉伸到松弛長度的400%而不斷裂。此外，如果一塊材料被切成兩半，它可以通過機械和電的方式自我恢復(fù)成一片。
在實驗室的一項測試中，研究人員首先創(chuàng)建了一個受蝸牛啟發(fā)的爬行機器人，其由一個機載電池和一個嵌入軟硅膠外殼中的電動機組成。電機使用一條導(dǎo)電有機凝膠復(fù)合材料條連接到車載電池，由于其自修復(fù)能力，該復(fù)合材料條可以在斷線后恢復(fù)連接。
據(jù)悉，在連接器被部分切斷后，速度降低了50%。手動重新連接切斷的導(dǎo)電條后（操作時間少于1秒），蝸牛機器人的爬行速度增加，恢復(fù)到初始速度的68%。
隨后，他們又將復(fù)合材料導(dǎo)電條分成三部分，中間部分連接到屋頂安裝的發(fā)光二極管（LED），其余部分用于恢復(fù)與電機的連接，這展示了該材料重構(gòu)電路模塊化的潛力。
最后，科學(xué)家們還將該導(dǎo)電凝膠復(fù)合材料用作可重構(gòu)生物電極，并證明它可以從身體的不同位置獲得肌電圖（EMG）讀數(shù)。結(jié)果表明，該材料具有獲得高信噪比EMG讀數(shù)的能力，并且可調(diào)整其大小和形狀以適應(yīng)身體不同位置。
卡內(nèi)基梅隆大學(xué)首席科學(xué)家Carmel Majidi教授說：“我們的凝膠可以作為生物電極，直接與身體上的電子設(shè)備連接，收集信息并無線傳輸?？赡苄赃€不止于此……”
“看到軟體機器人被用于監(jiān)測難以到達的地方會很有趣——無論是可以監(jiān)測水質(zhì)的蝸牛，還是可以在我們房子周圍爬行尋找霉菌的蛞蝓。”他補充說。
