近日，四川大學機械工程學院柔性機器人團隊蒲偉教授、肖堯予研究員報道了一種能使用能在自然太陽光和人體體溫驅動下自主化運動的軟體機器人。該工作以“Dynamic Liquid Crystal Elastomers for Body Heat- and Sunlight Driven Self-Sustaining Motion via Material-Structure Synergy”為題發表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上。我校機械工程學院碩士研究生劉清同學為該論文第一作者，蒲偉教授、肖堯予研究員為通訊作者，我校機械工程學院為第一完成單位。
 

　　在該工作中，首先構筑了一種Tni低至~32°C的碳納米管摻雜Diels-Alder動態交聯液晶彈性體。該材料具有優異的可重加工性、可重編程性及可重構性，可通過3D打印技術制備復雜結構。基于此，團隊構建了同手性加捻卷繞型(HOTC)自主化驅動器。利用材料-結構協同作用，該驅動器在30°C下實現了480%/s的應變速率，并由此構筑能夠在體溫和自然陽光驅動下實現自發運動的軟體機器人。該機器人具有強魯棒性，在粗糙皮膚、光滑玻璃、彎曲圓柱(曲率半徑30-46 mm)表面均能穩定運動。同時機器人也能夠在22°C下實現自持解扭轉-扭轉運動。這項研究工作通過材料-結構協同設計，打破了傳統自主化軟體機器人難以實現高應變速率和自主滾動/振蕩的瓶頸，同時實現了體溫、自然陽光以及常溫下的多種自主化驅動模式。該工作為生物醫療熱驅動器件及環境能源驅動的自主化軟體機器人開辟了全新路徑。
 

　　圖1.(a)用于制備低Tni DALCE的材料組分的化學結構。(b) 摻雜CNT的DALCE致動器的重新編程過程示意圖。DALCE致動器在(c)溫暖皮膚或(d)自然陽光下自持續滾動的示意圖。

 

　　圖2.基于DALCE的軟體機器人在(a,b)體溫、(c)自然陽光、(d,e)模擬太陽光以及(f)常溫下的多種自持驅動模式。