我國首次研制成功液態金屬驅動的功能性輪式移動機器人
日(ri)期：2019-03-15 11:20:05 來源：凡帝朗
中國科學技術大(da)學張世武副教(jiao)授(shou)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)團隊、澳大(da)利(li)亞(ya)伍倫貢大(da)學李衛華(hua)教(jiao)授(shou)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)團隊和蘇(su)州大(da)學李相鵬副教(jiao)授(shou)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)團隊組(zu)成的聯合研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)組(zu)，首次研(yan)制成功了鎵基室溫(wen)液(ye)態(tai)金屬驅動(dong)的功能(neng)性輪(lun)式移動(dong)機器人。近日，該研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)成果發表在國際材(cai)料學領(ling)域(yu)權威期刊《先進材(cai)料》上。
鎵基(ji)室溫液(ye)(ye)態金(jin)屬(shu)具(ju)有獨(du)特的(de)表(biao)面(mian)性質和理(li)化特性，可以(yi)(yi)通過電場(chang)(chang)(chang)、磁(ci)場(chang)(chang)(chang)以(yi)(yi)及濃度梯度場(chang)(chang)(chang)等(deng)多(duo)種能量場(chang)(chang)(chang)或者(zhe)表(biao)面(mian)改性等(deng)方式，實現變形、移(yi)動(dong)、分離以(yi)(yi)及融(rong)合等(deng)多(duo)種形態學變化，在微納機(ji)(ji)電系統、微流體、生物醫學以(yi)(yi)及機(ji)(ji)器(qi)人等(deng)領域(yu)具(ju)有巨大的(de)應用(yong)前(qian)景。然而，國際(ji)上所(suo)進行的(de)相關探索，僅限于(yu)對處于(yu)電解液(ye)(ye)環(huan)境下(xia)液(ye)(ye)態金(jin)屬(shu)液(ye)(ye)滴的(de)操控，該研究(jiu)成果則(ze)設計出了(le)能夠脫離電解液(ye)(ye)環(huan)境運行的(de)液(ye)(ye)態金(jin)屬(shu)自驅動(dong)輪式移(yi)動(dong)機(ji)(ji)器(qi)人。這一研究(jiu)進展，實現了(le)液(ye)(ye)態金(jin)屬(shu)領域(yu)從(cong)液(ye)(ye)滴操控到功能性機(ji)(ji)器(qi)人的(de)重要突破。
聯合研(yan)究組開創性地將液(ye)態金(jin)屬(shu)高(gao)效的(de)(de)(de)驅(qu)動(dong)能(neng)力(li)與變重心(xin)(xin)機(ji)構相結合，設計了一種具有(you)超疏水表面(mian)的(de)(de)(de)極(ji)輕半(ban)封閉輪(lun)(lun)式(shi)(shi)結構，將液(ye)態金(jin)屬(shu)液(ye)滴限制(zhi)在狹長的(de)(de)(de)輪(lun)(lun)體內部(bu)(bu)；并通過巧妙設計的(de)(de)(de)隨動(dong)微電極(ji)施加外部(bu)(bu)電場驅(qu)動(dong)輪(lun)(lun)體內液(ye)態金(jin)屬(shu)運(yun)動(dong)，進而持續改變輪(lun)(lun)式(shi)(shi)機(ji)器人的(de)(de)(de)重心(xin)(xin)，驅(qu)動(dong)輪(lun)(lun)式(shi)(shi)機(ji)器人滾(gun)動(dong)。同(tong)時，研(yan)究人員對所提(ti)出的(de)(de)(de)新型液(ye)態金(jin)屬(shu)機(ji)器人進行動(dong)力(li)學(xue)建模與分析，獲得驅(qu)動(dong)機(ji)器人運(yun)動(dong)的(de)(de)(de)最佳參數匹(pi)配。
專家稱，該研究(jiu)將(jiang)啟(qi)發(fa)一種新型驅(qu)動(dong)方式，彌補傳統機(ji)(ji)器(qi)人(ren)驅(qu)動(dong)方式（電(dian)機(ji)(ji)、液(ye)壓(ya)及(ji)(ji)氣動(dong)等(deng)）結構復雜、體積大以及(ji)(ji)驅(qu)動(dong)能效低等(deng)不足，促進未來微小(xiao)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)及(ji)(ji)特(te)種機(ji)(ji)器(qi)人(ren)系(xi)統的(de)發(fa)展(zhan)。在不久(jiu)的(de)將(jiang)來，液(ye)態金屬機(ji)(ji)器(qi)人(ren)有望在癌癥治療的(de)靶向(xiang)藥(yao)物運輸(shu)、低排放的(de)綠色交通以及(ji)(ji)智能柔性可穿戴設備等(deng)領域大展(zhan)身手。