科学家用电活性聚合物3D打印人造肌肉

Post by 橡皮泥 on 2016-06-19

忘了钢铁和铝金属吧！明天的机器人有可能被压扁、拉长或还可以掐一掐。

这种全新的机器人装置——部分来自于新型的软机器人领域——与传统机器人相比有不少的优势。软机器人可以更容易在有限的空间辗转腾挪。它们可以更好地与人类进行交互，这使得他们可以成为老年人的出色助手。有一天，它们甚至可能会导致高科技人造肌肉的出现——这足以改变全世界数以百万计的残疾人士的生活。

犹他大学的博士研究生James Carrico展示一个小小的3D打印离子聚合物—金属复合软机器人手

但是，要创建人工肌肉不仅要开发一种强大、有弹性的材料，而且要搞清楚如何精确地控制和巧妙地制造它。这就是内华达大学拉斯维加斯分校的Kwang Kim和他受到美国国家科学基金会（NSF）资助的团队的研究目标。

Kwang Kim领导者一个由来自不同机构——4所美国大学再加上日本和韩国的研究机构——的科学家组成的研究团队，该团队的具体目标是将一种新型的聚合物材料转化为人造肌肉。NSF通过其下面的国际研究和教育合作关系（PIRE）项目对其提供了资金支持，PIRE主要在科学和工程的所有领域支持创新的全球研究合作。

据橡皮泥网了解，参与该项目的韩国科研机构为韩国先进科技研究院（KAIST），日本的则是国家先进工业科技研究院，这两家机构都以在机器人技术领域过硬的专业知识而闻名。（比如KAIST在最近就赢得了由美国国防部高级研究项目局主办的机器人挑战赛。）

不过，软机器人学的巨大挑战之一就是寻找合适的材料。“它必须要软，但它也要能产生足够的动力来做很多不同的事情。”Kim 说。目前，他的团队正在使用的是一种叫做离子聚合物-金属复合物的合成材料，这是一种具有电活性的聚合物——这就意味着将电力通过该材料时会使它改变形状。

“对于机器人来说，它必须能够移动、必须能够感知。”犹他大学机器人技术中心助力教授、该项目的共同研究者Kam Leang说。传统的机器人通常使用电动马达来完成前者。“在这个项目中，我们正在借助电活性聚合物本身实现机器人的运动。”

除此之外，电活性聚合物也可以用于感知运动，这使它们非常适合用于软机器人。Leang和他的同事们还设计了一种方法来3D打印这种材料。他在整个研究中负责的部分是如何扩大这种3D打印制造方式，以及找到方法更好地控制聚合物的运动。而别人则致力于更好地理解——和改进——高分子材料，使其更具反应性、强度更高和更经济。

需要指出的是，该项目是在去年秋天得到的NSF的资助，仍然处于早期研究阶段。Kim称软机器人本身仍然是一个较新的领域，他自己从事对电活性聚合物的研究已经有接近20年了。