軟體機器人由柔性材料組成，具有靈活性、適應(yīng)性和多功能性的特點，與人交互時更加靈活安全，同時能夠模仿生物體的柔軟運動，適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境并執(zhí)行多樣化的任務(wù)，近年來受到廣泛的關(guān)注。在外界環(huán)境刺激下可以發(fā)生形狀、體積的可逆變化或者機械運動的柔性驅(qū)動器是軟體機器人的重要組成部分。然而，制造刺激響應(yīng)柔性驅(qū)動器的材料往往是不可降解或者不可再生的，會對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。隨著石化資源枯竭、環(huán)境污染等問題日益加劇，開發(fā)基于天然材料、生物可降解、多重刺激響應(yīng)型柔性驅(qū)動器對于軟體機器人的可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義。
近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)赫曉東教授、彭慶宇教授與合肥工業(yè)大學(xué)胡穎教授合作，以墨魚汁（Cuttlefish ink）、纖維素納米纖維（Cellulose nanofiber）和可生物降解的聚乳酸薄膜（Polylactic acid）為原材料，制備了一種具有光、濕、熱多刺激響應(yīng)的柔性驅(qū)動器，并通過引入圖案化結(jié)構(gòu)與定向結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了一系列的可編程形狀變形（包括卷曲、字母形狀、螺旋、自折疊及復(fù)雜的三維形狀）；此外，利用該柔性驅(qū)動器還成功設(shè)計了光驅(qū)動抓取機器人、濕度驅(qū)動舉重機器人和光驅(qū)動仿生爬桿機器人。
圖6 基于CICC/PLA雙層驅(qū)動器的仿生爬桿機器人
該工作設(shè)計了一種完全源自天然材料的柔性驅(qū)動器，并實現(xiàn)了其在光、濕、溫多刺激下的可逆變形。柔性驅(qū)動器采用掩膜輔助的抽濾工藝制得，具備可設(shè)計的三維變形能力。同時，由于其快速響應(yīng)，非接觸、遠(yuǎn)程控制等特點，該驅(qū)動器可用于設(shè)計無繩軟體機器人，包括光控抓取機器人，濕控舉重機器人和光控爬桿機器人。更重要的是，該軟體機器人在使用后可以在自然環(huán)境中完全降解，不會產(chǎn)生任何危害。這項研究不僅揭示了墨魚汁、纖維素納米纖維及聚乳酸在多重刺激響應(yīng)柔性驅(qū)動器中的應(yīng)用潛力，而且為開發(fā)環(huán)境友好型軟體機器人提供了新策略。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.3c08665
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