科幻與科學 | NUS 這個用灰燼做出來的柔性機器人厲害了!

2021-02-23 NUS小助手

傳說中，鳳凰每500年自焚為灰燼，再從灰燼中浴火重生，循環不已，成為永生。NUS副教授陳伯彥說：「我們受到了神話中生物的啟發。就像鳳凰一樣，它可以被銷毀成灰燼，重生變得比以前更強大。」

近日，NUS研究團隊開發出一種新穎的方法以製造用於軟機器人的新型金屬基材料。

這種新材料將鉑等金屬與燒過的紙（灰燼）結合在一起，具有更強的功能同時也保持了傳統紙和塑料的可摺疊性和輕便性。該新材料的重量是紙的一半，這也使其具有更高的功率效率。

這些特性使這種材料成為製造柔韌而輕巧的假肢的強有力的材料選擇，例如使用其材料的假肢重量比傳統假肢輕 60％。這樣的假肢可以提供實時的應變感測，以反饋有關其彎曲程度的信息，從而為用戶提供更好的控制和即時信息。同時還無需外部傳感器，也避免了將給假肢增加不必要的重量。

此外，這種新型材料具有耐火性，適合製造在惡劣環境下工作的機器人，因為它可以承受大約800°C的銷毀長達5分鐘。

另外一個優點是，這種新型導電材料可按需提供加熱功能。通過該材料發送電壓會使其發熱，這有助於防止機器人在寒冷環境中工作時結冰。這些屬性可用於創建輕便靈活的搜索救援機器人，這些機器人可以進入危險區域，同時提供實時反饋和通信。

這種金屬基材料是由團隊開發的一種新工藝生產的。首先將纖維素紙浸入氧化石墨烯溶液中，然後再將其浸入由金屬離子（例如鉑）製成的溶液中。然後將材料在惰性氣體氬氣中於800°C，然後在500°C的空氣中銷毀。

最終產品是一塊金屬薄層，厚度為90微米（0.09毫米），或0.09毫米，由70％的鉑和30％的無定形碳（灰分）組成，其柔韌性足以彎曲，摺疊和拉伸。這一重大研究突破已於2019年8月28日發表在科學雜誌《科學機器人》上。

在他們的下一步研究中，團隊正在研究為金屬骨架增加更多功能。其中一個方向是結合電化學活性材料來製造能量存儲設備，從而允許創建自供電的機器人。

陳伯彥教授提到：「我們受到了神話中生物的啟發。就像鳳凰一樣，它可以被銷毀成灰燼，重生變得比以前更強大。」

參考文獻：

Multifunctional metallic backbones for origami robotics with strain sensing and wireless communication capabilities，Science Robotics

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