Materials Horizons：2D材料集成的水凝胶作为软机器人的多功能防护皮肤

Nanoyu

2021-05-22

尽管软机器人提供了顺应的对象-机器交互，但它们表现出的材料稳定性不足，从而严重限制了它们在恶劣环境中工作。

近日，新加坡国立大学Po-Yen Chen报道了开发了一类由二维材料（2DM）纳米片和明胶水凝胶组成的软机器人皮肤，具有模仿皮肤的能力（包括伸缩性、体温调节、威胁保护和紧张感）。

文章要点

1）研究人员通过阳离子诱导将不同的2 DM纳米层组装到水凝胶上，制备了多种具有高伸长性的2DM一体化水凝胶皮肤（简称2DM/H皮肤）。随着水凝胶层的加入，所有的2DM/H皮肤都表现出与人类皮肤相似的自主排汗行为，从而使2DM/H涂层软机器人能够在高温下或与热物体接触时保持温和的表面温度。

2）通过选择不同的2DM单元，2DM/H防护气动抓手表现出更好的环境稳定性，并成功在有机液浴（GO/H皮肤）、明火（MMT/H皮肤）、电磁辐射和生物污染（MXene/H皮肤）等裸露机器人失效的环境中进行软抓取。此外，通过将MXene纳米片非均匀地混合到明胶中，MXene-共混水凝胶层（简称M-H层）变得对应变敏感，从而实时提供压阻信号。

3）接下来，研究人员将保形GO/M-H皮肤应用到一个柔软的抓手上，它展示了高度集成的皮肤模拟功能，可以在有机液体的热水浴中处理不规则物体。最后，将MMT/H和GO/H皮肤分别应用于折纸启发的步行者机器人和软蝙蝠式机器人，它们在明火和自主水下移动/导航中执行视觉引导搜索任务，尽管长期暴露在化学品泄漏中。

参考文献

Lin Jing, et al, 2D Material-Integrated Hydrogels as Multifunctional Protective Skins for Soft Robots, Mater. Horiz., 2021

DOI: 10.1039/D0MH01594F

https://doi.org/10.1039/D0MH01594F