南洋理工大學科學家團隊設計出一鍵變硬的神奇織物RoboFabric
科學家設計出了一種可穿戴紡織品,它可以在瞬間從柔軟變為堅硬,並可能很快應用於醫療支架、機器人肢體等領域。這種名為RoboFabric 的可變形材料是由新加坡南洋理工大學的研究團隊設計的。研究人員從穿山甲和犰狳交錯的鱗片中汲取靈感,設計出一種由金屬纖維通過它們之間的微小通道連接起來的3D 列印瓷磚網絡。
當纖維鬆弛時,磁磚可以像鏈條一樣自由移動。但當它們收縮時,瓷磚就會鎖在一起,形成一個堅固的結構,其硬度是原來的350 倍以上。
研究團隊發現,它可以將舉起重物所需的肌肉力量減少40%。這對帕金森氏症等運動障礙患者尤其有用,可以幫助穩定運動軌跡,進而減少晃動。想像一下,當你移動重物時,有一個肘部或腕部支撐裝置能按需支撐你的關節。研究人員還指出,它還可用於”膝關節應用”,以改善步態和防止跌倒。
首席科學家王一凡解釋說:「我們設想,將來需要石膏治療骨折的病人可以選擇定制一種靈活的肢體支撐,這種支撐在變硬之前是織物狀的。與傳統的僵硬、不可拆卸的石膏不同,這種支架只需按一下按鈕就能輕鬆穿戴或拆卸。
製作這種可變形支架首先要對配戴者的手臂或腿部進行3D 掃描。軟體會將三維模型分解成數十塊幾何瓷磚,這些瓷磚可以在大約一小時內三維列印出來。然後用手工將金屬線穿過瓷磚之間的通道,不過團隊計劃將這一過程自動化。這些電纜連接到一個電子設備上,以便根據需要擰緊或擰松它們。
醫療應用只是一個開始。在研究論文中,王的研究小組表明,當RoboFabric 被密封成彈性皮膚時,它可以透過施加或去除真空壓力在柔性狀態和剛性狀態之間轉換。他們把它變成了一個小型的蠕蟲狀”軟機器人”,可以爬行、游泳,甚至可以根據需要形成一個保護殼。
研究人員指出:「這些能力對於需要在複雜地形中移動並按需提供保護的勘探和救援機器人來說非常重要。王
也許最酷的演示是在無人機上安裝四個由織物製成的機器人作為抓手。軟的時候,抓手可以折疊起來,與無人機機身融為一體。當變硬時,它們就像抓手一樣,可以抓取物體或緩衝硬著陸。這是一種巧妙的方法,可以讓無人機在不犧牲空氣動力學性能的前提下實現更多功能。
隨著這些原型的完成,南洋理工大學的團隊現在正在尋找產業合作夥伴,讓他們的神奇織物發揮應有的作用。