东北大学崔笑宇、田野课题组 CEJ：仿生梯度结构软致动器 - 从制备到应用

2023-02-20 来源：高分子科技

生物系统中固有的梯度结构在促进高效和精确致动方面起着关键作用。迄今为止，仿生梯度结构软致动器在软机器人、柔性电子和生物医学设备等诸多领域受到了极大的关注。仿生梯度结构软致动器克服了均质软致动器的复杂控制和双层软致动器的分层问题，可以在各种外部刺激（如温度、pH、红外光、湿度和化学物质）下实现高集成、高鲁棒、平滑连续以及快速响应致动。

近期，东北大学医学与生物信息工程学院崔笑宇副教授和田野副教授团队系统性综述了仿生梯度结构软致动器的最新进展。首先，简要介绍了梯度结构软致动器的合成材料，包括水凝胶、碳基材料、形状记忆聚合物（SMPs）和液晶聚合物（LCPs）。然后，重点总结和比较了5种梯度结构软致动器的形成机制，如UV、电场/磁场、渗透性、亲水性和4D打印。接下来，介绍了梯度结构软致动器的代表性应用，如智能抓取器、仿生软机器人、智能开关和柔性电子器件。最后，深入讨论了该领域现有的挑战和未来的前景。该综述为仿生梯度结构软致动器的设计提供了指导，未来将在集成先进材料领域带来更多突破性的进展。

图1. UV形成机制

图2. 电场/磁场形成机制

图3. 渗透性形成机制

图4. 亲水性形成机制

图5. 4D打印形成机制

图6.智能抓取器应用

图7. 仿生软机器人应用

图8. 智能开关应用

图9. 柔性电子设备应用

该研究工作以“Bioinspired gradient structured soft actuators: From fabrication to application”为题发表在国际知名学术期刊《Chemical Engineering Journal》（影响因子16.744，文章DOI: 10.1016/j.cej.2023.141966）。东北大学博士研究生刘赫为论文第一作者，东北大学医学与生物信息工程学院崔笑宇副教授和田野副教授为论文共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141966

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（责任编辑：xu）

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