能夠“變身”的雜化材料

材料牛注：試想一下，一架飛機在飛行的過程中改變了翅膀的形狀，變得像鵜鶘一樣，然后變成潛水艇潛入水中。康奈爾大學工程學的教授Rob Shepherd和他的研究團隊將這種聽起來匪夷所思的技術轉變為現實。

實現這項技術的關鍵是尋找一種理想的雜化材料：可以把硬金屬和軟質多孔泡沫橡膠的優異性能結合起來，即可以根據不同的需求實現硬質和軟質性能的轉變。除此以外，這種雜化材料還必須具備自修復功能。Shepherd認為：這種材料有點類似于我們人體，人體內部具有堅硬的骨骼，外部包裹著較軟的肌肉和皮膚。然而骨骼限制了我們的人體形狀的改變，因此不像章魚那樣，可以任意改變身體的形狀。

這一想法主要是將人體的剛性和承載能力與章魚的變形能力結合在一起，簡單的說，就是當你的身體需要剛度的時候，會形成一副骨架，當你需要變形能力的時候，這副骨架將會消失。該雜化材料把柔軟的Field合金和多孔硅泡沫材料結合在了一起。之所以選擇Field合金，一方面是因為它的熔點低于144華氏度，另一方面是因為Field合金不含鉛。

該課題組的研究生Ilse Van Meerbeek指出：“一般情況下，我們總是希望做出來的材料是具有生物相容性的。”熔融的金屬進入彈性體泡沫的孔洞中，排除了原來氣孔中的空氣。這種泡沫材料大約有2毫米的孔徑，可以調控材料使其剛性更強或者柔韌性更好。

在測試該材料的強度和彈性的過程中發現：當加熱到144華氏度時，材料發生了形變，當冷卻時材料恢復了剛性，當再次加熱時，材料又恢復了原來的形狀和強度。

Shepherd的研究團隊最近研發了一種電致發光皮膚可以應用于軟機器人的研發。Shepherd指出，當機器人變得較為堅硬的話，它的變形能力將會下降。這種雜化材料主要是賦予軟機器人兩種能力：一是保持它的變形能力，二是硬度，即承載能力。

Shepherd團隊的研究成果已經在Advanced Materials雜志上發表，并且將作為該雜志印刷版的封面內容發表。

原文參考地址：Morphing metal shapes future of soft robotics

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