無需任何的電力供應，僅通過濕度控制，便可實現自由爬行的機器人，你見過嗎？在科研人員的努力下，這一僅存于影視作品中的未來場景，正一步步從科幻走進現實。
近日，哈爾濱工業大學重慶研究院先進陶瓷及智能制造研究中心的科研團隊在柔性機器人3D打印上取得新突破。
團隊通過高取向度微結構實現濕度驅動機器人的制備之后，通過在高取向度微結構設計，在3D打印微電路方向取得了新進展。
研究指出，通過3D打印技術結合墨水干燥收縮干預，制備出具有濕度敏感特性的柔性3D機器人，可實現在濕度控制下的自由爬行，并且無需電力供應。這些墨水干燥收縮設計可在納米尺度上產生巨大毛細管力，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計結構的均勻性。
研究發現，3D打印納米墨水在干燥過程中收縮應力逐漸增加，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構具備濕度敏感特性，從而使3D打印濕度驅動氧化石墨烯軟體機器人成為可能。
團隊負責人楊治華教授介紹，常規柔性機器人都是壓力驅動或者電子驅動，這種驅動模式都需要能源供應限制，無法全天候全時長執行各種動作，而依靠環境濕度變化驅動的柔性機器人屬于無源驅動，相比傳統電力驅動機器人，它可以有限減少能源限制，提供更多場景應用。
他表示，目前，團隊通過新型納米懸浮液的定向排列，已實現3D打印成型特性上的各項異性，成功實現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，有望應用在微波通訊天線等領域。該項技術已完成專利寫作即將完成專利申請，下一步將進行實際應用研究和產業化探索。
下一步，該院將圍繞汽車與新能源、智能化裝備、信息技術、新材料、應急環保等技術領域推進搭建省部級及以上科研創新平臺，并積極謀劃國家級平臺，為技術創新、應用研發及產品中試等提供硬件支撐。
上游新聞記者嚴薇
編輯：鄧
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