去年11月，蘇黎世聯(lián)(lián)邦理工學(xué)(xué)院（ETH Zurich）的研究人員發(fā)(fā)表了一項(xiàng)研究，解釋了形狀記憶聚合物如何成為制造適應(yīng)性材料的催化劑，這種材料一旦加熱就會(huì )(huì)恢復(fù)到原來(lái)(lái)的形狀。該研究小組在試驗(yàn)中使用了3D打印、可編程設(shè)計(jì)和熱粘彈性超材料，Kristina Shea教授和她的博士生（Tim）Chen為實(shí)(shí)驗(yàn)開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)了3D打印形狀記憶聚合物條帶。

活動(dòng)(dòng)結(jié)構(gòu)的形狀變換。 [圖片：蘇黎世聯(lián)(lián)邦理工學(xué)(xué)院，2017年]

現(xiàn)在，Shea教授和她的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)(jīng)與加州理工學(xué)(xué)院的研究人員合作，在3D打印和軟機(jī)器人的概念研究的新證據(jù)中使用這些條帶。研究小組創(chuàng )(chuàng)建了一種3D打印的迷你潛艇，不需要推進(jìn)(jìn)劑，電源或引擎。Shea教授解釋說(shuō)(shuō)：“我們工作的主要內(nèi)容是，我們已經(jīng)(jīng)開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)出了一種全新的有前途的推進(jìn)(jìn)裝置，它完全可以3D打印，可以調(diào)節(jié)并且無(wú)(wú)需外部電源?！?/span>

該團(tuán)隊(duì)為游泳機(jī)器人開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)了一種新的推進(jìn)(jìn)概念，他們利用水中的溫度波動(dòng)(dòng)來(lái)(lái)劃槳。使用多材料3D打印機(jī)制作7.5厘米的微型潛水艇，該潛水艇配備了雙槳驅(qū)動(dòng)(dòng)的雙穩(wěn)態(tài)(tài)推進(jìn)(jìn)元件。這個(gè)(gè)元素是由Shea教授和Chen的兩個(gè)(gè)形狀記憶聚合物觸發(fā)(fā)的，它們?cè)跍廝信蠣?，细]∪庖粯訛闄C(jī)器人提供動(dòng)(dòng)力。最近在PNAS雜志（美國(guó)國(guó)家科學(xué)(xué)院院刊）上發(fā)(fā)表了一篇關(guān)(guān)于3D打印潛艇的論文，題為“利用柔軟，無(wú)(wú)束縛機(jī)器人定向推進(jìn)(jìn)”。

一個(gè)(gè)簡(jiǎn)(jiǎn)單的迷你潛艇與兩個(gè)(gè)槳。 [圖片：Tim Chen，蘇黎世聯(lián)(lián)邦理工學(xué)(xué)院）

軟機(jī)器人的主要挑戰(zhàn)之一是將致動(dòng)(dòng)，控制，推進(jìn)(jìn)和傳感集成在一個(gè)(gè)機(jī)制中，如果迷你潛水艇的水被加熱，膨脹的肌肉會(huì )(huì)導(dǎo)致雙穩(wěn)態(tài)(tài)元件卡住，從而觸發(fā)(fā)槳沖程。盡管未來(lái)(lái)研究人員相信他們可以3D打印具有多個(gè)(gè)執(zhí)行器的復(fù)雜游泳機(jī)器人，但微型潛水艇的每個(gè)(gè)執(zhí)行元件都可以在進(jìn)(jìn)行必要的手動(dòng)(dòng)重新編程之前完成一次槳沖程。

該團(tuán)隊(duì)目前的3D打印機(jī)器人可以一次性向前劃槳，釋放一枚硬幣，然后以相反方向沖程回到起始點(diǎn)(diǎn)，它通過(guò)(guò)感應(yīng)水中的溫度變化來(lái)(lái)完成所有這些。通過(guò)(guò)改變形狀記憶聚合物肌肉的幾何形狀，科學(xué)(xué)家們可以定義觸發(fā)(fā)順序 ，薄聚合物帶將更快響應(yīng)，因?yàn)樗鼈冊(cè)跍廝屑訜崴俁雀臁?/span>

未來(lái)(lái)，這款3D打印游泳軟體機(jī)器人可能會(huì )(huì)進(jìn)(jìn)一步發(fā)(fā)展成為探索海洋的低功率船只;此外，科學(xué)(xué)家還可以使用對(duì)環(huán)(huán)境因素（如水的鹽度或酸度）產(chǎn)(chǎn)生反應(yīng)的形狀記憶聚合物。

網(wǎng)(wǎng)譯自：3dprint.com

來(lái)(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)(wǎng)