被水激活的机器人可能是下一个前沿领域

想象一下，一个机器人可以在没有马达或电力的情况下被激活。取而代之的是，机器人将被其周围环境的含水量或湿度推动进入运动状态，其运动由设计中设置的模式控制。

哥伦比亚大学生物科学和物理学副教授Ozgur Sahin实验室的一项新研究表明，可以制造出一种软致动器，即能将能量转化为物理运动的装置，这种装置坚固灵活，而且最重要的是，它能防水。Sahin说:“现在有一种趋势，那就是让我们与之互动和接触的任何东西都能从动态的、对环境有反应的材料中获得。”“我们找到了一种开发防水材料的方法，同时，这种材料可以利用水来提供驱动机械系统所需的力量和运动。”

这项研究发表在5月21日的《先进材料技术》杂志网络版上。[观看有关这一发现的视频]

大多数传统的机器人系统都是硬的，也就是说，由金属结构组成的系统需要计算机来运行。软机器人是由不使用刚性骨架或电力来提供机械强度的材料制成的。它们比硬机器人更容易制造，成本也更低，能够做更复杂的运动，在人类周围使用更安全。

哥伦比亚大学的研究人员开发的这种材料是由一种新型的孢子和粘合剂组合而成的。它们提供了一种材料的替代品，如合成聚合物，通常用于硬执行器，比通常用于软执行器的凝胶更好。与新材料相比，凝胶反应较慢，不能产生高功率或力，通常不能与水直接接触。

虽然单个孢子是防水的，但它们是如此之小，以至于必须通过光化学过程将它们结合在一起。研究人员使用了一种廉价的商用紫外线，这种紫外线可以在沙龙里用来硬化指甲油。

一旦硬化，材料就被层层堆积，形成一个微观结构，随着湿度或湿度的增加而膨胀或收缩，产生机械工作的力和运动。

该研究的主要作者、研究小组成员、博士后研究科学家Onur Cakmak说:“这就像用沙子做床单或表面一样。”“这种材料颗粒状。”

在图案设计的指导下，多孔复合材料可以随着湿度或水的变化弯曲、折叠和展开。这给了软致动器灵活性和对周围环境的适应性，就像自然界中的有机体一样。Cakmak说，“如果你想用这些材料制作出有用的系统，模式化的能力是必不可少的。”

Sahin看到了这种新材料的许多潜在应用，从实用物品到艺术创作。由防水、湿敏复合材料制成的执行器可以在湿度过高时打开建筑物的窗户。这种材料也可以添加到运动服的布料中，帮助汗液更快地蒸发。Sahin说:“我们为设计师提供了素材，让他们能够快速实现自己的想法。”

他补充说，旨在运行多年的应用程序还需要进一步的测试，但那些针对较短时间设计的应用程序可能已经准备好投入使用了。

Sahin说:“当我们在做这件事的时候，我们也学到了很多其他可能的用途，有些与设计有关，有些与材料有关，这些材料可能是我们周围产品的一部分。”“这些地方可能会更快受到影响。”

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