可以製造彈性的機器人皮膚新型自我修複復合材料

上圖所示是一種新的金屬彈性體複合材料，通過創造新的電連接自動繞過受損區域。在一個與神經組織可塑性類似的過程中修復的材料，可以用來製造可拉伸的電路、軟機械、仿生機器人和可佩戴的電子設備，實現當機械損壞時電路系統不會突然失效。

「我一直被神經可塑性和神經元形成新的突觸網路以繞過病變或受損組織而著迷，」美國卡內基梅隆大學的Carmel Majidi說，他領導了這項研究工作。「雖然我們還沒有完全模仿神經可塑性，但這一過程對於開發和理解我們的材料是一個有益的靈感源泉。」

軟變形電路

研究人員在開發軟變形電路方面取得了很大進展，主要來自軟導電聚合物、凝膠中的導電流體和軟微流控通道。這些材料可用於製造高度柔性、可伸展和可適應的電子器件，它們在廣泛的創新應用中起到人工皮膚和神經組織的作用，從第二皮膚可穿戴計算機到生物啟發機器人。然而，問題是，這些軟彈性結構可以容易地撕裂、穿孔或機械失效，這最終意味著導電性的損失。

新材料由軟硅橡膠製成，該硅橡膠嵌入微米級尺寸的鎵銦基金屬合金液滴，該合金在室溫下是液體。Majidi解釋道：「為了跟蹤這種結構的電路，我們使用一個筆式繪圖儀，它會使液滴破裂，並使它們沿著筆路匯聚成導電線路。由於材料是機械柔順的，因此得到的電路也是高度可拉伸的，並且與天然皮膚一樣柔軟。」

新的傳導途徑

當電路跡線被損壞時，損壞區域周圍的液滴破裂並形成新的導電路徑以繞過受損區域並重新路由電信號而不中斷。新的路徑自發形成，並允許電路保持功能。這種電「自愈」對於柔軟且可伸展的電路尤為重要，因為它們像天然生物組織一樣，需要對切割、穿刺和擦傷的負荷有彈性。

該材料可用於可拉伸紡織品和充氣結構的堅固電路布線，馬吉迪告訴物理世界。一些例子包括感測器，用於可穿戴計算的服裝，或者甚至是充氣房屋和飛艇，它們集成了抗損壞的電線。

面向人工神經組織

「從長遠來看，我們相信它可以被用作柔軟的機器和機器人的人工神經組織，它模仿柔軟的自然生物，能夠以安全的方式與人身體進行交互。與自然神經組織一樣，自愈電路將具有彈性，從而使機器人能夠承受極端載荷和真實環境。」

事實上，研究人員說，他們已經證明了他們的材料在自我修複數字計數器和自我修復的軟機器人四足動物，即使在被嚴重損壞後繼續發揮其前所未有的魯棒性。

Carnegie Mellon團隊現在計劃設計和研究能夠自發的電和機械自愈的軟導電材料。Majidi說：「雖然電自愈是一個重要的特性，但是我們的材料在損傷後無法自我修復。一個既能做到這一點的結構，也能使我們更接近製造機械和電子設備，它們與天然生物組織一樣具有非凡的彈性。」

電自修復液態金屬彈性體複合材料在《自然材料Nature Materials》雜誌中有詳細的描述。

來源：https://physicsworld.com/a/self-healing-composite-could-make-resilient-robot-skin/

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