内布拉斯加大学团队突破：开发可自我修复人造肌肉助力软体机器人与可穿戴设备
时间：2025-06-15 07:35
小编：小世评选
随着科技的迅速发展，软体机器人和可穿戴设备的需求日益增长，这对于材料的耐用性、自我修复能力提出了更高的要求。美国内布拉斯加大学林肯分校的工程师们在这一领域取得了突破性的进展，他们成功研发出一种能够自我修复的人造肌肉，这种技术不仅能够用于软体机器人，还具备了广泛的应用潜力，特别是在可穿戴设备领域。
根据IT之家报道，该研究团队的创新灵感来源于生物体的自我修复机制。生物体在遭受损伤时，能够感知到伤口并主动进行修复，这种能力在机器人和相关人工系统中一直是个难题。在旨在解决这一问题的过程中，研究人员决定借鉴自然界的机制，通过设计一种可以自我修复的材料，来为软体机器人和可穿戴设备提供更高的可靠性。
这一自我修复的人造肌肉由三层结构组成，底层是一种柔软的电子皮肤，由液态金属微滴嵌入硅橡胶中形成，具有卓越的损伤检测能力。中间层由硬质热塑性弹性体构成，负责实现材料的自我修复。最上层则是驱动层，利用水压变化实现肌肉的收缩与扩张运动。该设计旨在模拟自然肌肉的运动功能，同时具备了一定的柔韧性和力量。
研究人员强调了损伤检测的重要性。他们开发了一个电流网络，这个网络覆盖在整个人造肌肉"皮肤"的表面。当肌肉遭受穿刺或极端压力时，电流网络中的电流会中断，从而触发自我修复机制。这种独特的修复机制，有效地实现了伤口的自我愈合，提升了机器人在复杂环境中的生存能力。
在展示的过程中，研究者们还考虑了如果同一区域再次受到损伤该如何处理的问题。他们进一步优化了电流网络的设计，确保整个人造肌肉的电流网络在连续损伤中同样能够重置。该系统利用了电迁移效应，即电流能够使金属原子迁移，从而实现了多次自我修复的可能。这个创新的设计不仅解决了材料毕竟的局限性，还使得自愈系统在多次伤害后仍能保持高效的修复能力。
该研究成果在最近于美国乔治亚州亚特兰大举办的IEEE国际机器人与自动化大会上获得了广泛关注。研究团队希望这一技术能够应用于农业机器人，在田间作业过程中，这些机器人通常需要面对树枝或荆棘的损害。通过采用这种自我修复的人造肌肉，农业机器人将能够更好地应对恶劣环境，延长其使用寿命，减少维护成本。
该技术的应用潜力并不仅限于农业领域。研究人员相信，这种自我修复的人造肌肉在可穿戴健康监测设备中也具有广泛的前景。未来的可穿戴设备可以通过内置的自我修复系统，提升用户在日常生活中的使用体验，降低设备因意外损坏而导致的更换频率。
随着科技的不断进步，人们对智能设备的需求将愈加迫切，而自我修复材料的出现则可能会为这一领域带来革命性的改变。未来，我们能够期待，更多的软体机器人和可穿戴设备因具备自我修复能力而展现出更为卓越的性能。
来看，内布拉斯加大学的工程团队在可自我修复人造肌肉的开发上取得了重要进展，这不仅为机器人技术的发展提供了新的方向，也为我们在可穿戴设备的未来打下了基础。随着技术的不断成熟，这一革新可能会在多个领域内得到广泛应用，改变我们的生活方式，让智能设备更加贴合人类的日常需求。随着研究的深入，我们有理由期待着该技术在不久的将来能够实现大规模的应用。
