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東北大學(xué)崔笑宇、田野課題組 CEJ：仿生梯度結(jié)構(gòu)軟致動器 - 從制備到應(yīng)用
2023-02-20  來源：高分子科技

  生物系統(tǒng)中固有的梯度結(jié)構(gòu)在促進高效和精確致動方面起著關(guān)鍵作用。迄今為止，仿生梯度結(jié)構(gòu)軟致動器在軟機器人、柔性電子和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等諸多領(lǐng)域受到了極大的關(guān)注。仿生梯度結(jié)構(gòu)軟致動器克服了均質(zhì)軟致動器的復(fù)雜控制和雙層軟致動器的分層問題，可以在各種外部刺激（如溫度、pH、紅外光、濕度和化學(xué)物質(zhì)）下實現(xiàn)高集成、高魯棒、平滑連續(xù)以及快速響應(yīng)致動。



  近期，東北大學(xué)醫(yī)學(xué)與生物信息工程學(xué)院崔笑宇副教授和田野副教授團隊系統(tǒng)性綜述了仿生梯度結(jié)構(gòu)軟致動器的最新進展。首先，簡要介紹了梯度結(jié)構(gòu)軟致動器的合成材料，包括水凝膠、碳基材料、形狀記憶聚合物（SMPs）和液晶聚合物（LCPs）。然后，重點總結(jié)和比較了5種梯度結(jié)構(gòu)軟致動器的形成機制，如UV、電場/磁場、滲透性、親水性和4D打印。接下來，介紹了梯度結(jié)構(gòu)軟致動器的代表性應(yīng)用，如智能抓取器、仿生軟機器人、智能開關(guān)和柔性電子器件。最后，深入討論了該領(lǐng)域現(xiàn)有的挑戰(zhàn)和未來的前景。該綜述為仿生梯度結(jié)構(gòu)軟致動器的設(shè)計提供了指導(dǎo)，未來將在集成先進材料領(lǐng)域帶來更多突破性的進展。 


圖1. UV形成機制 


圖2. 電場/磁場形成機制 


圖3. 滲透性形成機制 


圖4. 親水性形成機制


 圖5. 4D打印形成機制


 圖6.智能抓取器應(yīng)用 


圖7. 仿生軟機器人應(yīng)用 


圖8. 智能開關(guān)應(yīng)用 


圖9. 柔性電子設(shè)備應(yīng)用


  該研究工作以“Bioinspired gradient structured soft actuators: From fabrication to application”為題發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Chemical Engineering Journal》（影響因子16.744， 文章DOI: 10.1016/j.cej.2023.141966）。東北大學(xué)博士研究生劉赫為論文第一作者，東北大學(xué)醫(yī)學(xué)與生物信息工程學(xué)院崔笑宇副教授和田野副教授為論文共同通訊作者。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141966

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（責任編輯：xu）
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