《中國(guó)材料進(jìn)展網(wǎng)》
多功能“超材料”可實(shí)時(shí)調(diào)整形狀和機(jī)械性，有助軟體機(jī)器人更適應(yīng)環(huán)境
發(fā)布時(shí)間：2024年2月19日
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
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據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)6日?qǐng)?bào)道，韓國(guó)蔚山科學(xué)技術(shù)院（UNIST）研究人員開發(fā)出一種新型多功能材料，能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整其形狀和力學(xué)性能。研究團(tuán)隊(duì)表示，這種突破性“超材料”超越了現(xiàn)有材料的局限性，為開發(fā)全適應(yīng)性軟體機(jī)器人和智能交互機(jī)器打下了基礎(chǔ)。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《先進(jìn)材料》雜志。
受章魚等生物啟發(fā)研制出的軟體機(jī)器人，在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。但現(xiàn)有軟體機(jī)器人缺乏軟體動(dòng)物的適應(yīng)性，主要原因在于很難實(shí)時(shí)改變和調(diào)整材料的特性和功能。
鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)引入一種利用圖形剛度模式的新方法。通過(guò)讓具有橢圓形空隙的簡(jiǎn)單輔助結(jié)構(gòu)的各個(gè)組成單元在數(shù)字二元?jiǎng)偠葼顟B(tài)（軟或剛）之間切換，他們開發(fā)出一種可編程多功能材料。這種材料無(wú)需額外的設(shè)備，即可原位編程多種機(jī)械性能。
研究負(fù)責(zé)人金智允（音譯）表示，他們開發(fā)出的超材料能在幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)所需的特性。這種數(shù)字可編程材料表現(xiàn)出非凡的機(jī)械性能，包括形狀轉(zhuǎn)換和記憶、應(yīng)力—應(yīng)變響應(yīng)和橫向彈性。它還具有可調(diào)諧性，以及能量吸收和壓力輸送等特性，有望應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。
研究團(tuán)隊(duì)解釋說(shuō)，該材料可以根據(jù)意外沖擊調(diào)整其性能，最大限度地減少傳遞到其上的力，從而顯著降低受損風(fēng)險(xiǎn)。該材料也能用作“傳力材料”，在適當(dāng)?shù)奈恢煤蜁r(shí)間傳遞力。輸入特定數(shù)字命令，它就能選擇性地操作相鄰的LED開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)力傳遞路徑的精確控制。
金智允強(qiáng)調(diào)，這種超材料可與深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)、現(xiàn)有的數(shù)字技術(shù)和設(shè)備兼容，能實(shí)時(shí)將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為物理信息，為進(jìn)一步開發(fā)能夠?qū)W習(xí)和適應(yīng)周圍環(huán)境的創(chuàng)新材料奠定了基礎(chǔ)。