新的形状 - 变形，自愈，智能材料为软机器人开发

研究人员开发了一种形状的变形材料，具有前所未有的多功能性，用于软机器人和可穿戴电子产品。

软机器人，可穿戴技术和人机界面领域的进步需要新的一类可伸展材料，可以自适应地改变形状，同时仅依赖于便携式电力。Carnegie Mellon大学的研究人员已经开发出这样一种材料，其具有与任何其他软复合材料不同的致动能力的高电和导热率的独特组合。

在2019年10月7日在国家科学院讨论的调查结果中，研究人员报告了这种智能新材料，可以根据其环境调整其形状。本文标题为“具有液态金属夹杂物的多功能形状 - 变形弹性体”。

“它不仅是热导电，也是聪明的，”机械工程副教授Carmel Majidi表示，在Carnegie Mellon的软机实验室指导。“就像在触摸热或锋利的东西时一样，材料感应，过程，并在没有任何外部硬件的情况下响应其环境。因为它具有神经状的电路，所以靠近人造神经组织的一步。“

Majidi是开发新型材料的先驱，用于软件工程和软机器人。他的研究团队以前使用了镓铟的可变形液态金属微型和纳米液滴创造了先进的材料架构。这是他的实验室首次将这种技术与液晶弹性体（LCE）合并，一种形状的形状橡胶。Majidi和他的研究团队与德克萨斯大学，达拉斯大学生物工业教授的LCE专家Taylor Ware合作，达拉斯和他的研究生Cedric Ambulo。

LCE就像平板显示器中使用的液晶，但像橡胶一样连接在一起。因为当它们暴露于热量时，它们会举起有希望的功能作为形状变形材料;不幸的是，它们缺乏形状记忆激活所需的电气和导热性。尽管可以掺入刚性填料以增强导电性，但是导致LCE的机械性能和形状变形能力降解。研究人员通过将液态金属镓铟与LCE形成柔软，可拉伸的复合材料，以前所未有的多官能团结合来克服这些挑战。

材料的另一个关键特征是其弹性和对显着损害的反应。

“我们观察了这种复合材料的电气自愈和损伤检测能力，但损伤检测比以前的液态金属复合材料更进一步，”迈克尔福特，软机实验室的博士后研究助理和领先作者学习。“由于损坏创造了可以激活形状变形的新导电迹线，因此复合材料唯一应对损坏。”

该材料的高电导率允许复合材料与传统电子设备接口，动态响应以触摸，可逆地改变形状。它可用于任何需要可拉伸电子产品的应用：医疗保健，服装，可穿戴计算，辅助设备和机器人以及空间旅行。

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参考：“具有液态金属夹杂物的多功能形状 - 变形弹性体”，由Michael J. Ford，Cedric P. Ambulo，Teresa A. Kent，Eric J. Markvicka，Chengfeng Pan，Jonathan Malen，Taylor H.Ware和Carmel Majidi，2019年10月7日，国家科学院诉讼程序.DOI：
10.1073 / pnas.1911021116

Majidi还在材料科学与工程系和卡内基梅隆大学的机器人学院任命提供了礼貌任命。其他Carnegie Mellon作者包括机械工程教授Jonathan Malen，Teresa Kent和Chengfeng Pan，以及校友Eric Markvicka，现在是内布拉斯加州大学助理教授。

该工作由军队研究办公室的授予资助。