近日，《Nature Materials》（自然材料）雜志上發(fā)表了一篇論文，內容關(guān)于美國卡耐基梅隆大學(xué)工程學(xué)院的研究人員設計出了一種可以自我修復的材料，這種材料可以在極端的機械損傷條件下，自發(fā)地修復自己。

這種材料可以幫助機器人在短時(shí)間內從損傷中修復，能夠應用于仿生機器人、人機交互、可穿戴設備等領(lǐng)域。因為材料在受到拉伸時(shí)不會(huì )改變其高導電性，因此它是電力與數據傳輸的理想材料。

這是一種由懸浮在柔軟彈性體中的液態(tài)金屬珠滴組成的軟物質(zhì)復合材料。當這種材料受到拉伸等損傷時(shí)，金屬珠滴會(huì )產(chǎn)生破裂并與鄰近的珠滴形成新的連接，并不間斷重布電信號。由這種材料的導電線(xiàn)路制成的電路板，即使在切斷、刺穿或材料移除等條件下，也能保持完全連續運行的狀態(tài)。

機械工程副教授Carmel Majidi表示，柔性電子領(lǐng)域的其他研究已經(jīng)催生出了具有彈性和變形能力的材料，但這些材料仍然不能應對機械損傷的影響，進(jìn)而導致即時(shí)電氣故障。而我們發(fā)明的自修復材料達到了前所未有的水平，可以使軟物質(zhì)電子設備和機器展現出生物組織般的非凡韌性。

Majidi教授是柔性材料實(shí)驗室的負責人，也是軟物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)新材料的先驅之一。他還表示，制造與人體和環(huán)境更兼容的機器將開(kāi)始于新型材料。

自然界的許多生物體都具有自我修復能力。當一些動(dòng)物受傷時(shí)，可以通過(guò)跛行、轉移重心或其他方式來(lái)維持；有人扭傷了腳踝，仍然可以在受傷的情況下繼續行走。如今，一些科學(xué)家也在探索讓機器人模仿和實(shí)現這種能力。

5月3日，據英國《每日郵報》報道，科學(xué)家們研發(fā)出了一款機器人，其配有的算法可以繪制空間地圖，并創(chuàng )建擁有不同行走方式的數據庫，即便是在腿損壞、折斷或缺失的情況下也能很快恢復。該機器人可以用來(lái)完成對人類(lèi)來(lái)說(shuō)過(guò)于危險的工作。

比利時(shí)布魯塞爾自由大學(xué)的研究人員曾開(kāi)發(fā)出的一種能夠在受損時(shí)自我修復的機器人。它其實(shí)是一個(gè)由聚合物制成的柔軟的機械手臂。當這個(gè)機械手臂受損時(shí)，可以通過(guò)加熱方式來(lái)進(jìn)行修復，加熱到 80 攝氏度時(shí)，這種聚合物的受損程度將會(huì )不斷減輕，直至恢復原狀，一旦冷卻，將恢復到原來(lái)的形狀和強度。

這個(gè)大學(xué)的研究人員還曾研制出一種模塊化機器人，能夠調整自身形態(tài)，通過(guò)拆分與合并形成全新的獨立機器人實(shí)體，根據任務(wù)或環(huán)境自主選擇適當的形狀和大小。它們的機器神經(jīng)系統還可以在拆分合并的同時(shí)保持感覺(jué)運動(dòng)控制力。這些機器人甚至能夠移除或更換故障部件，包括出現功能障礙的腦單元，實(shí)現自我修復。

美國斯坦福大學(xué)先前研發(fā)出的一種聚合物，同樣具備自我修復能力，可以用作具有超強彈性的人造肌肉。這種聚合物條可以從2.5厘米拉伸至2.5米。當被刺穿時(shí)，它可以自動(dòng)融合修復。

美國科羅拉多大學(xué)波爾得分校的研究人員曾研制出一種可自我修復的“電子皮膚”。這種新型電子皮膚中嵌入了傳感器，可以測量壓力、溫度、濕度和氣流。電子皮膚內含有新型共價(jià)鍵動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò )聚合物，通過(guò)向它施加適度的熱量和壓力，能夠輕易貼合到彎曲的表面上，例如人體手臂和機器手。

這項研究的獨特之處在于使用的聚酰亞胺的化學(xué)鍵，使得電子皮膚可以在室溫下自我愈合并完全回收。相對全世界范圍內每年產(chǎn)生幾百萬(wàn)噸的電子垃圾，它將帶來(lái)很好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

摘自《科技日報》