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東北大學崔笑宇、田野課題組 CEJ：仿生梯度結構軟致動器 - 從制備到應用

2023-02-20 來源：高分子科技

生物系統中固有的梯度結構在促進高效和精確致動方面起著關鍵作用。迄今為止，仿生梯度結構軟致動器在軟機器人、柔性電子和生物醫學設備等諸多領域受到了極大的關注。仿生梯度結構軟致動器克服了均質軟致動器的復雜控制和雙層軟致動器的分層問題，可以在各種外部刺激（如溫度、pH、紅外光、濕度和化學物質）下實現高集成、高魯棒、平滑連續以及快速響應致動。

近期，東北大學醫學與生物信息工程學院崔笑宇副教授和田野副教授團隊系統性綜述了仿生梯度結構軟致動器的最新進展。首先，簡要介紹了梯度結構軟致動器的合成材料，包括水凝膠、碳基材料、形狀記憶聚合物（SMPs）和液晶聚合物（LCPs）。然后，重點總結和比較了5種梯度結構軟致動器的形成機制，如UV、電場/磁場、滲透性、親水性和4D打印。接下來，介紹了梯度結構軟致動器的代表性應用，如智能抓取器、仿生軟機器人、智能開關和柔性電子器件。最后，深入討論了該領域現有的挑戰和未來的前景。該綜述為仿生梯度結構軟致動器的設計提供了指導，未來將在集成先進材料領域帶來更多突破性的進展。

圖1. UV形成機制

圖2. 電場/磁場形成機制

圖3. 滲透性形成機制

圖4. 親水性形成機制

圖5. 4D打印形成機制

圖6.智能抓取器應用

圖7. 仿生軟機器人應用

圖8. 智能開關應用

圖9. 柔性電子設備應用

該研究工作以“Bioinspired gradient structured soft actuators: From fabrication to application”為題發表在國際知名學術期刊《Chemical Engineering Journal》（影響因子16.744，文章DOI: 10.1016/j.cej.2023.141966）。東北大學博士研究生劉赫為論文第一作者，東北大學醫學與生物信息工程學院崔笑宇副教授和田野副教授為論文共同通訊作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141966

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（責任編輯：xu）

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