柔软的机器人材料被光击中会弯曲 旋转 爬行

发表于《自然材料》杂志。

他是Stupp西北大学材料科学与工程、化学、医学和生物医学工程的委员会教授，以及Simpson Quayle研究所的主任。他曾在麦考密克工程学院、温伯格文理学院和芬伯格医学院工作。Weinberg化学公司的Charles E .和Emma H Morrison公司的George Schatz教授领导了对材料真实行为的计算机模拟。Stump和Shatz实验室的博士后研究员李闯和研究生艾森内尔伊斯肯是这篇论文的第一作者。

虽然移动数据看起来很惊人，但复杂的科学在起作用。其结构包括纳米级的肽模块，可以从材料中排出水分子。作为材料化学专家，斯图普将肽阵列连接到聚合物网络上，旨在对蓝光产生化学反应。

当光线照射到材料上时，网络会从亲水性(吸水)变成疏水性(阻水)。当一种物质通过它的肽“管”排出水时，它就会收缩，变成生命。当灯熄灭时，水将重新进入材料，当它回到亲水结构时，材料将膨胀。

这让人想起了肌肉的可逆收缩，这启发了斯图普和他的团队设计新材料。

他靠过来说：“从生物系统的角度来看，我们知道肌肉的魔力是基于小蛋白质集合体和不断膨胀收缩的巨型蛋白质聚合体之间的联系。”"肌肉使用化学燃料而不是光来产生机械能."

对于西北航空公司的生物启发材料，当地的光可以触发定向运动。换句话说，根据光的位置不同，弯曲可能发生在不同的方向。改变光线的方向也可以迫使物体在表面上爬行时转向。

斯图普和他的团队认为，这种新材料家族有着无限的应用前景。由于能够设计不同的形状，这些材料可以在从环境清洁到脑部手术的各种任务中发挥作用。

他说：“这些材料可以增强软体机器人的功能。这些机器人需要捡起易碎的物体，然后将它们释放到精确的位置。”“例如，在医学上，具有‘活’特性的软材料可以用于修复中风后大脑中的血凝块，或者游到干净的水和海水中，甚至可以承担修复任务，修复有缺陷的电池、膜和化学反应器。”