10月10日訊 近日，工業(yè)與裝備技術研究院胡穎研究員、劉家琴副研究員，外圍買球app十大平臺吳玉程教授科研團隊與中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所陳韋研究員合作，成功研發(fā)了一種可在低電壓以及太陽光照射下產生大變形的新型碳納米管柔性薄膜智能驅動器，并模擬人類“彈指”的手部動作，設計研發(fā)了在外部光照刺激下產生跳躍運動的柔性“機器人”。 該成果以《基于卷曲碳納米管雙層復合薄膜的電/光驅動器及其仿生運動研究》為題被選為背封面論文發(fā)表在國際重要學術期刊《先進功能材料》（Adv. Funct. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adfm.201704388, 影響因子12.124）。
柔性智能驅動器可將光、電、熱、濕度等外部能量直接轉化為器件本身的機械變形，而無需通過繁瑣的能量轉化裝置，因而吸引了科學家們廣泛研究興趣。對于目前研究較廣的雙層結構驅動器而言，雖然已經實現(xiàn)包括彎曲、扭曲在內的多種變形形式，其應用研究也已擴展到仿生機械手、爬行機器人等仿生領域。但簡單結構、快速大變形、多刺激源響應、以及能對飛行、跳躍等復雜生物運動進行模擬的柔性驅動器的研究仍面臨挑戰(zhàn)。
該課題組設計制備了一種具有卷曲形狀的碳納米管/聚合物雙層薄膜驅動器，可在低電壓以及光照射下產生從管狀到平直形狀的快速大變形，并且在電信號或者光照撤除后恢復到原始卷曲形狀。通過形狀設計，科研人員將該驅動器的兩端部分重合來模擬“彈指”中拇指與中指的相互接觸，從而構筑了光驅動跳躍“機器人”。該機器人在光照下兩個端部的選擇性非對稱變形導致彈性勢能在其之間的積累以及瞬間釋放，從而產生跳躍運動，其跳躍高度可達到自身高度的5倍以上，并伴隨空中翻滾動作。通過改變入射光方向，該機器人還可產生類似于不倒翁的周期性搖擺運動。
據(jù)介紹，跳躍運動涉及到能量的存儲以及瞬間釋放。傳統(tǒng)跳躍機器人需要通過彈簧、齒輪等一系列結構設計來積累、存儲和快速釋放能量從而實現(xiàn)跳躍運動。而通過柔性仿生智能驅動材料器件模擬“彈指”這一日常行為，為實現(xiàn)跳躍運動提供了一種全新的方式，在智能仿生、柔性傳感等領域具有廣泛應用前景。目前，課題組以該驅動器為基礎，進一步研發(fā)了光驅動/電驅動爬行機器人、抓取物體的仿生機械手以及能在太陽光照射下綻開的仿生花朵等系列智能器件。
該工作得到國家自然科學基金、十大正規(guī)外圍平臺排名優(yōu)秀青年培育A計劃等項目的資助。研究成果已申請發(fā)明專利。團隊成員已與中國科學院、西安交通大學等相關科研團隊在柔性智能驅動材料器件領域開展了密切交流與廣泛合作。
