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变形金属塑造软机器人的未来
- 想象一架飞机可以在飞行中改变它的机翼形状，就像鹈鹕一样，潜入水中然后变成潜艇。康奈尔大学工程学教授Rob Shepherd及其团队可能会帮助将这种充满未来主义风格的汽车变为现实。
关键是混合材料，具有坚硬的金属和柔软的多孔橡胶泡沫，结合了两者的最佳性能 - 在需要时具有刚度，在需要变形时具有弹性。该材料还具有在损伤后自愈的能力。“它有点像我们 - 我们有骨骼，还有柔软的肌肉和皮肤，”Shepherd说。“不幸的是，这个骨架限制了我们改变形状的能力 - 不像没有骨架的章鱼。”这个想法融合了人类的刚性和承重能力，能够显着改变形状，如章鱼。“这就是这个想法的意义所在，当你需要时有一个骨架，当你不需要它时就把它融化掉，然后改造它，”Shepherd说。这种混合材料结合了一种名为Field's金属的软合金和多孔硅树脂泡沫。除了144华氏度的低熔点外，还选择了Field的金属，因为与同类合金不同，它不含铅。“一般来说，我们希望我们在这个实验室中制作的东西具有生物相容性，”机械工程领域的研究生，该论文的撰稿人Ilse Van Meerbeek说。将弹性体泡沫浸入熔融金属中，然后置于真空中，以便除去泡沫孔中的空气并用合金代替。泡沫的孔径约为2毫米; 可以调整以创建更硬或更灵活的材料。在测试其强度和弹性时，材料在加热到144度以上时显示出变形的能力，在冷却时恢复刚性，然后在再加热时恢复其原始形状和强度。“有时候你想让一个机器人或任何一台机器僵硬，”Shepherd说，他的团队最近发表了一篇关于电致发光皮肤的论文，该论文也有应用于软机器人。“但是当你让它们变得僵硬时，它们就不能很好地改变它们的形状。而且要给软机器人提供两种能力，能够改变它们的结构，同时也能够变硬并承受负荷，这就是这种材料的作用。”
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