新材料根据温度变化执行不同任务

发布时间:2023-12-01

美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和休斯顿大学科学家在最新一期《科学进展》杂志发表论文称,他们开发出了一种新型复合材料,可根据温度变化改变行为,执行特定任务,这种材料有望成为下一代能与环境互动的自主机器人的一部分。


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研究人员开发出一种可根据温度变化改变行为的新型复合材料。
图片来源:《科学进展》杂志

研究人员利用计算机算法、两种不同的聚合物、3D打印以及材料逆向工程技术等,研制出了这种新材料。实验结果显示,该材料会随着温度变化而膨胀或收缩。

要想研制出一种能根据环境以特定方式作出反应的新材料或设备,单凭人类直觉进行概念化极具挑战性,因为可能性太多了。因此,研究人员决定利用计算机算法,帮助确定材料特性和几何形状的最佳组合。

该团队首先借助计算机建模,对一种双聚合物复合材料进行了概念化模拟,该复合材料可以根据用户输入或自主传感在不同温度下表现出不同行为:在低温下表现得像软橡胶;在高温下表现得像硬塑料。

随后,研究人员制造出这种复合材料并测试了其对温度变化的反应能力,以执行一项简单的任务:打开LED灯。测试结果表明,这种具有智能温度传感能力的材料在机器人领域可能非常有用。例如,如果机器人的承载能力需要随温度变化而改变,材料就会“知道”并调整其行为,以停止或执行不同任务。

新研究的下一个目标是使用这项技术为材料的程序化或自主行为增加另一层次的复杂性,如感知来自另一个物体的撞击的能力,这对机器人材料应对现场的各种危险以及突发情况至关重要。

来源:科技日报


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