东南大学刘宏教授课题组：具有仿生自主形变能力的液态金属软体致动器

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在自然界中，许多生命体在无神经系统的控制下，仅仅通过自身巧妙的组成和结构设计即可对外界刺激进行自主形变反馈，如捕蝇草、含羞草等。模拟这一独特的生命现象有利于发展高度集成化的智能软体机器人，但是具有一定的挑战，这是因为现有的技术手段很难将传感、致动和控制功能集成在同一柔性单元内。

视频来源：ACS Headline Science

近日，东南大学刘宏教授课题组充分利用液态金属电热和传感的特性，并借助该课题组发展的磁印刷液态金属技术 （ Adv. Funct. Mat. 2019, 29, 1901370;  Adv.Electron. Mater. 2020, 6, 1900721），构建了集成感知、致动和控制功能的仿生智能软体致动器。其工作原理如下：印刷在热响应液晶弹性体表面的液态金属电路不仅可以用作适形的加热驱动单元，还可以基于外力诱导阻值变化来改变电路中的热量分布，从而实现在无机电控制系统的参与下，对压力或应变刺激进行自主形变反馈。

液态金属软体致动器的制备

恒流模式下，对压力刺激的自主形变反馈

恒压模式，对应变刺激的自主形变反馈

此外，借助液态金属的本征可拉伸性，基于应变诱导三维成型的方法制备了弹簧状的液态金属致动器，该致动器在热刺激下可以实现复杂的螺旋形变。值得一提的是，基于液晶弹性体的螺旋形变往往需要复杂的分子设计才可实现。

三维液态金属致动器的制备及螺旋形变

该工作为构建高度集成化的智能软体机器人提供了新的思路，相关成果以“Magnetic Printing of Liquid Metal for Perceptive Soft Actuators with Embodied Intelligence”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces杂志上。文章第一作者为东南大学马标博士，赵超副研究员和刘宏教授为文章共同通讯作者。

文章在线发表后，ACS旗下的ACS Weekly PressPac栏目以"An intelligent soft material that curls under pressure or expands when stretched"为题进行了亮点报道，并且专门制作了介绍视频发布在ACS Headline Science上。（该栏目每周从ACS旗下所有期刊以及C&EN、 ACS’ weekly newsmagazine精选5篇文章进行专题推送）。此外，该工作还被Phys.org, Science Daily, AZO Materials, NEW ATLAS等媒体进行了报道。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c20418

相关报道：https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/presspacs/2021/acs-presspac-february-24-2021/an-intelligent-soft-material-that-curls-under-pressure-or-expands-when-stretched-video.html

https://www.azom.com/news.aspx?newsID=55640

https://newatlas.com/robotics/soft-robotic-grasper/

https://phys.org/news/2021-02-intelligent-soft-material-pressure.html

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224113042.htm

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