變形金屬塑造軟機器人的未來

想象一架飛機可以在飛行中改變它的機翼形狀，就像鵜鶘一樣，潛入水中然后變成潛艇。康奈爾大學工程學教授Rob Shepherd及其團隊可能會幫助將這種充滿未來主義風格的汽車變為現實。

關鍵是混合材料，具有堅硬的金屬和柔軟的多孔橡膠泡沫，結合了兩者的最佳性能 - 在需要時具有剛度，在需要變形時具有彈性。該材料還具有在損傷后自愈的能力。

“它有點像我們 - 我們有骨骼，還有柔軟的肌肉和皮膚，”Shepherd說。“不幸的是，這個骨架限制了我們改變形狀的能力 - 不像沒有骨架的章魚。”

這個想法融合了人類的剛性和承重能力，能夠顯著改變形狀，如章魚。

“這就是這個想法的意義所在，當你需要時有一個骨架，當你不需要它時就把它融化掉，然后改造它，”Shepherd說。

這種混合材料結合了一種名為Field's金屬的軟合金和多孔硅樹脂泡沫。除了144華氏度的低熔點外，還選擇了Field的金屬，因為與同類合金不同，它不含鉛。

“一般來說，我們希望我們在這個實驗室中制作的東西具有生物相容性，”機械工程領域的研究生，該論文的撰稿人Ilse Van Meerbeek說。

將彈性體泡沫浸入熔融金屬中，然后置于真空中，以便除去泡沫孔中的空氣并用合金代替。泡沫的孔徑約為2毫米; 可以調整以創建更硬或更靈活的材料。

在測試其強度和彈性時，材料在加熱到144度以上時顯示出變形的能力，在冷卻時恢復剛性，然后在再加熱時恢復其原始形狀和強度。

“有時候你想讓一個機器人或任何一臺機器僵硬，”Shepherd說，他的團隊最近發表了一篇關于電致發光皮膚的論文，該論文也有應用于軟機器人。

“但是當你讓它們變得僵硬時，它們就不能很好地改變它們的形狀。而且要給軟機器人提供兩種能力，能夠改變它們的結構，同時也能夠變硬并承受負荷，這就是這種材料的作用。”