柔性機(jī)器人3D打印實(shí)現(xiàn)新突破

近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)重慶研究院先進(jìn)陶瓷及智能制造研究中心的科研團(tuán)隊(duì)在柔性機(jī)器人3D打印上取得新突破。

團(tuán)隊(duì)通過高取向度微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)濕度驅(qū)動機(jī)器人的制備之后，通過在高取向度微結(jié)構(gòu)設(shè)計，在3D打印微電路方向取得了新進(jìn)展。

研究指出，通過3D打印技術(shù)結(jié)合墨水干燥收縮干預(yù)，制備出具有濕度敏感特性的柔性3D機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)在濕度控制下的自由爬行，并且無需電力供應(yīng)。這些墨水干燥收縮設(shè)計可在納米尺度上產(chǎn)生巨大毛細(xì)管力，促使石墨烯納米片處于高度致密化和定向排列，而且還可保持宏觀設(shè)計結(jié)構(gòu)的均勻性。

研究發(fā)現(xiàn)，3D打印納米墨水在干燥過程中收縮應(yīng)力逐漸增加，最大值超過～0.74 MPa，顯著高于其他膠體體系。由于墨水具有不同約束方向的收縮，可在拐角處自然形成沿厚度方向的孔隙率梯度，這種孔隙梯度使氧化石墨烯結(jié)構(gòu)具備濕度敏感特性，從而使3D打印濕度驅(qū)動氧化石墨烯軟體機(jī)器人成為可能。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人楊治華教授介紹，常規(guī)柔性機(jī)器人都是壓力驅(qū)動或者電子驅(qū)動，這種驅(qū)動模式都需要能源供應(yīng)限制，無法全天候全時長執(zhí)行各種動作，而依靠環(huán)境濕度變化驅(qū)動的柔性機(jī)器人屬于無源驅(qū)動，相比傳統(tǒng)電力驅(qū)動機(jī)器人，它可以有限減少能源限制，提供更多場景應(yīng)用。

他表示，目前，團(tuán)隊(duì)通過新型納米懸浮液的定向排列，已實(shí)現(xiàn)3D打印成型特性上的各項(xiàng)異性，成功實(shí)現(xiàn)了微米級高精密電路的快速3D打印制造，大幅度提升了電路成型精度和效率，有望應(yīng)用在微波通訊天線等領(lǐng)域。該項(xiàng)技術(shù)已完成專利寫作即將完成專利申請，下一步將進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)化探索。

下一步，該院將圍繞汽車與新能源、智能化裝備、信息技術(shù)、新材料、應(yīng)急環(huán)保等技術(shù)領(lǐng)域推進(jìn)搭建省部級及以上科研創(chuàng)新平臺，并積極謀劃國家級平臺，為技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用研發(fā)及產(chǎn)品中試等提供硬件支撐。