可移动可变形的新型超材料问世。
工程师发明了一种材料,它可以膨胀、变形、移动,并像遥控机器人一样遵循电磁指令。
美国普林斯顿大学团队开发出一种创新材料。它能扩展、变形、移动,并像遥控机器人一样根据电磁指令执行任务。这种材料没有传统的马达或内部齿轮,却能改变形状和移动。在最新一期《自然》杂志上发表的文章中,团队描述了如何借鉴折纸艺术,创造出了这种模糊了机器人与材料之间界限的结构。
这种创新材料是一种超材料,其特性由物理结构决定,而非化学成分。通过使用简单的塑料和定制的磁性复合材料,团队构建了一个可以远程操控的模块化组合体——“元机器人”(Metabot)。利用磁场,他们可改变超材料的结构,使其膨胀、移动和变形,所有操作均无需接触材料本身。
该超材料由许多互为镜像的可重构单元组成,这些单元之间的手性关系使得复杂的运动成为可能。只需轻微的电磁刺激,就能促使Metabot进行大幅度的扭转、收缩等动作。这项技术有望推动柔性机器人、航空航天工程、能量吸收及体温调节等多个领域取得进步。
另外一个潜在应用是医疗领域。比如未来可以通过类似的机器人将药物精确输送到身体特定部位,或者辅助外科手术修复受损组织。
团队还展示了这种材料作为温度调节器的能力。在实验中,他们成功地将表面温度从27摄氏度调整到70摄氏度,然后再调回。
这种新材料的关键在于其几何设计。团队制作了具有特定排列支撑支柱的塑料管,当压缩时它会扭曲,而扭曲时它又会被压缩。这种设计基于折纸中的克雷斯林图案。通过连接两个镜像的克雷斯林管,团队创建了基础构建块,并使每个部分都能独立响应精确设计的磁场。
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