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变形金属塑造软机器人的未来

想象一架飞机可以在飞行中改变它的机翼形状,就像鹈鹕一样,潜入水中然后变成潜艇。康奈尔大学工程学教授Rob Shepherd及其团队可能会帮助将这种充满未来主义风格的汽车变为现实。

关键是混合材料,具有坚硬的金属和柔软的多孔橡胶泡沫,结合了两者的最佳性能 - 在需要时具有刚度,在需要变形时具有弹性。该材料还具有在损伤后自愈的能力。

“它有点像我们 - 我们有骨骼,还有柔软的肌肉和皮肤,”Shepherd说。“不幸的是,这个骨架限制了我们改变形状的能力 - 不像没有骨架的章鱼。”

这个想法融合了人类的刚性和承重能力,能够显着改变形状,如章鱼。

“这就是这个想法的意义所在,当你需要时有一个骨架,当你不需要它时就把它融化掉,然后改造它,”Shepherd说。

这种混合材料结合了一种名为Field's金属的软合金和多孔硅树脂泡沫。除了144华氏度的低熔点外,还选择了Field的金属,因为与同类合金不同,它不含铅。

“一般来说,我们希望我们在这个实验室中制作的东西具有生物相容性,”机械工程领域的研究生,该论文的撰稿人Ilse Van Meerbeek说。

将弹性体泡沫浸入熔融金属中,然后置于真空中,以便除去泡沫孔中的空气并用合金代替。泡沫的孔径约为2毫米; 可以调整以创建更硬或更灵活的材料。

在测试其强度和弹性时,材料在加热到144度以上时显示出变形的能力,在冷却时恢复刚性,然后在再加热时恢复其原始形状和强度。

“有时候你想让一个机器人或任何一台机器僵硬,”Shepherd说,他的团队最近发表了一篇关于电致发光皮肤的论文,该论文也有应用于软机器人。

“但是当你让它们变得僵硬时,它们就不能很好地改变它们的形状。而且要给软机器人提供两种能力,能够改变它们的结构,同时也能够变硬并承受负荷,这就是这种材料的作用。”

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