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浙大分室罗英武课题组智造人工肌肉助力仿生软体鱼游入马里亚纳海沟

编辑:admin  时间:2021-03-09 09:47:16   访问次数:630

Nature最近发表封面文章(Nature, 2021, 591, 66)报道了浙江大学在软体机器人领域的最新进展:游入马里亚纳海沟的自驱动软体机器人(Self-powered soft robot in the Mariana Trench)。该仿生软体鱼首次实现了软体机器人在深海的自主游动。化学工程国家重点实验室,浙大化工学院罗英武教授课题组设计制备的人工肌肉为该软体鱼提供了关键的驱动材料。

 

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软体鱼在南海3224米深海中游动


仿生软体鱼依靠的是两翼中间椭圆形部位的介电弹性体(Dielectric Elastomer)人工肌肉进行电致驱动变形,将电能转化为机械能,从而实现游动。

马里亚纳海沟的低温(0-4℃)和高压(110MPa)等极端环境给介电弹性体材料的设计带来了挑战。传统的介电弹性体材料在高压和低温的环境下,其电驱动性能会产生明显的衰减。应对这一挑战,化工学院罗英武教授团队通过活性乳液聚合技术设计制备了SBAS(聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚苯乙烯)三嵌段共聚物弹性体材料,具有低玻璃态转化温度、优异的弹性以及优秀的电驱动性能(Macromol. Rapid. Comm. , 2017, 38, 1200268),成为一种能适应深海低温、高压等极端环境的人工肌肉材料,助力仿生软体鱼游入深海。

罗英武教授课题组长期致力于使用活性自由基聚合手段实现新材料的可控设计与制备,突破了活性乳液聚合领域中的系列瓶颈问题,将其发展为一种制备高性能聚合物新材料的平台技术。利用该平台技术,团队通过聚合物链结构设计制备来调控链缠结密度(J. Mater. Chem. C, 2017, 5, 6834)、选择性交联(Chem. Eng. J., 2020, 382, 123037)、各向异性(Nanoscale, 2020, 12, 7514)以及嵌段结构( Chem. Eng. J., 2021, 405, 126634),从而极大地增强介电弹性体人工肌肉材料的性能,有望继续为软体机器人等领域提供关键新材料。