近日,麻萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员,有了重大研究成果,发现了一种具有自我推进能力的新材料,无需马达或手即可移动。这一发现可能对可持续来源的各个行业有用,并且有望进一步使我们了解自然界如何推动某些类型的运动。

 

这项研究发表在《自然材料》上,由美国陆军资助,如果研发顺利,未来的机器人可能会摆脱电池马达等外部力量,靠自己去行走。

 

这个研究原理在一个很普通的实验中被发现,该实验通过观察凝胶条的干燥情况而得出理论。研究人员观察到,当长而有弹性的凝胶条由于蒸发而失去内部液体时,凝胶条会移动。大多数动作都很缓慢,但是每隔一段时间,它们就会加速。

 

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这些更快的运动会加速不稳定性,随着液体进一步蒸发,这种不稳定性继续发生。进一步的研究表明,材料的形状很重要,并且条带可能会自行复位以继续移动。

 

“许多动植物,特别是小型动植物,都使用像弹簧和闩锁那样的特殊部件,以帮助它们真正快速地移动,比仅具有肌肉的动物要快得多,”高分子科学与工程学教授Al Crosby博士说。“像维纳斯捕蝇器这样的植物就是这种运动的典范,动物界的下颚蚂蚁也是如此。”

 

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捕捉不稳定性是大自然将弹簧和闩锁结合在一起的一种方式,并越来越多地用于在水中快速运动。

 

小型机器人和其他设备,以及像橡皮弹出器之类的玩具,但是,大多数此类抓取设备都需要电动机或人的手来保持运动。有了这个发现,可能会有各种各样的应用不需要电池或电动机燃料运动。

 

研究人员继续解释说,在从干燥带上学习了基本的物理原理之后,该团队尝试了不同的形状,以找到最可能以预期方式发生反应的形状,并且这些形状会不断重复移动,而无需任何马达或手即可将它们复位。该团队甚至表明,重新成形的条带可以完成工作,例如自己爬上楼梯。

 

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自然科学学院高分子科学与工程教授Al Crosby强调道:“这些课程说明了材料如何通过利用与环境的相互作用(例如通过蒸发)来产生强大的运动,它们对于设计新的机器人非常重要,尤其是在难以安装电动机,电池或其他能源的小型机器人上。”

 

从快速移动的生物体中发现许多他们灵活的机制,并将其运用到新的工程设备上,这种研究思路就很酷,现在已经发现了具有自我推进能力的材料。

 

这一发现可能对希望从玩具到机器人的可持续来源的各个行业中,并且有望进一步使我们了解自然界如何推动某些类型的运动。


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