中科院水凝胶软体机器人实现越野爬行
智能变形水凝胶作为一种软、湿态智能材料，能在外界环境的刺激下（例如温度、电、光照等）将自身化学能转化为机械能，同时伴随体积及形态的转变，因此一直以来被认为是理解与验证生物变形的理想平台。
然而，变形能力强不代表运动能力强，如何进一步把水凝胶这种原位的变形转化为高效的运动？
首先，水凝胶软体机器人的爬行方式模仿尺蠖的爬行行为，尺蠖可以用简单的身体弯曲和交替摩擦在粗糙的树枝上爬行。
其次，为了能实现高效的变形-运动转变，研究人员利用冰模板的方法，制备了具有超快温度响应的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)凝胶海绵。它可以分为两部分，里面是一种凝胶“海绵”，外面包裹着一层水凝胶。
“海绵”顾名思义，具有开孔结构，能快速从培养皿中吸收或排出水分，可在5秒内收缩到自身体积的40%。而外层的水凝胶是通过界面扩散聚合(IDP)策略在“海绵”表面被动生长的，它能够很牢固地固定在“海绵”上。这样一来，复合水凝胶能够快速响应外部温度变化，从而快速弯曲变形。
基于凝胶的程序化变形，这种双层的水凝胶驱动器能通过模仿自然界中尺蠖爬行的过程，利用时空调控的原位变形与环境的交互来实现高效的爬行运动。
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时间
2023-03-07 08:14:04
作者
海森大数据