2017天天干天天射,午夜影院在线视频,久久成人免费,sxx免费看视频


化工儀器網(wǎng)首頁>資訊中心>行業(yè)百態(tài)>正文

新型超材料問世:從折紙藝術(shù)到“元機器人”的范式革命
2025年04月29日 15:19:36 來源:化工儀器網(wǎng) 點擊量:5256

美國一雜志發(fā)表突破性成果:一種無需電機或齒輪、僅通過電磁場驅(qū)動即可實現(xiàn)動態(tài)變形與移動的超材料問世。

  在機器人技術(shù)與材料科學(xué)的交叉領(lǐng)域,美國普林斯頓大學(xué)團隊近日于《自然》雜志發(fā)表突破性成果:一種無需電機或齒輪、僅通過電磁場驅(qū)動即可實現(xiàn)動態(tài)變形與移動的超材料問世。這項技術(shù)通過模仿折紙藝術(shù)的幾何原理,首次將材料的功能性與機器人的智能性深度融合,標(biāo)志著智能材料領(lǐng)域進入“無機械結(jié)構(gòu)”的新紀(jì)元。
 
  該超材料的核心創(chuàng)新在于其克雷斯林圖案(Kresling pattern)的模塊化結(jié)構(gòu)。研究團隊以塑料管為基底,內(nèi)置特定排列的支撐支柱,通過壓縮與扭轉(zhuǎn)的耦合效應(yīng)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換——當(dāng)塑料管被壓縮時,其螺旋結(jié)構(gòu)會自發(fā)扭曲,而扭曲過程又進一步驅(qū)動壓縮,形成閉環(huán)反饋。這種“壓縮-扭轉(zhuǎn)”機制借鑒了折紙中的雙穩(wěn)態(tài)折疊原理,即材料在兩種穩(wěn)定形態(tài)間切換時無需持續(xù)能量輸入,僅需初始電磁脈沖即可觸發(fā)。
 
  為構(gòu)建復(fù)雜運動能力,團隊將兩個鏡像對稱的克雷斯林管連接為基本單元,并通過手性不對稱設(shè)計(chiral asymmetry)賦予其方向性。當(dāng)置于交變磁場中時,磁性復(fù)合材料層與塑料基體的相互作用導(dǎo)致單元間產(chǎn)生協(xié)同形變,最終實現(xiàn)材料的整體膨脹、收縮、扭轉(zhuǎn)甚至定向移動。實驗數(shù)據(jù)顯示,僅需0.1特斯拉的弱磁場即可驅(qū)動材料完成±90°扭轉(zhuǎn),形變幅度達原始尺寸的300%,且響應(yīng)延遲低于50毫秒。
 
  研究團隊將該超材料命名為“元機器人”(Metabot),強調(diào)其“材料即機器”的屬性。與傳統(tǒng)機器人依賴齒輪、電機等機械結(jié)構(gòu)不同,Metabot的智能行為完全由物理結(jié)構(gòu)與電磁場的交互決定:模塊化可編程性:通過組合不同幾何參數(shù)的克雷斯林單元,可設(shè)計出具有特定運動軌跡的Metabot,例如模擬蛇形爬行的波浪式變形或仿生章魚的觸手抓取。非接觸式操控:磁場穿透性使Metabot能在密閉空間(如人體血管或航天器艙體)內(nèi)遠程作業(yè),避免傳統(tǒng)機械臂的剛性碰撞風(fēng)險。能量效率:形變能量存儲于材料內(nèi)部,回收率高達85%,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)驅(qū)動器(通常低于40%)。
 
  在實驗中,團隊展示了Metabot的醫(yī)療應(yīng)用潛力:通過編程控制其形變路徑,可實現(xiàn)毫米級精度的藥物膠囊推送,并在模擬血管環(huán)境中以0.5mm/s速度自主導(dǎo)航。此外,Metabot的熱響應(yīng)特性亦令人矚目——在20秒內(nèi)將表面溫度從27℃提升至70℃,并維持±1℃的穩(wěn)態(tài)波動,為微創(chuàng)手術(shù)中的組織消融提供了新工具。
 
  研究團隊已啟動與NASA、強生等機構(gòu)的合作,計劃在2027年前完成原型驗證。若成功突破產(chǎn)業(yè)化瓶頸,Metabot或?qū)⒊蔀榈谒拇喂I(yè)革命的“基石材料”,推動“智能物質(zhì)”時代加速到來。從折紙藝術(shù)的古老智慧到超材料的未來科技,Metabot的誕生不僅顛覆了“機器人”的定義,更揭示了材料科學(xué)與信息技術(shù)的深層融合。
 
關(guān)鍵詞

相關(guān)閱讀 Related Reading

查看更多+
  • 西北農(nóng)林科技大學(xué)聯(lián)合中科院成功繪制小麥抗條銹病基因全景圖譜

    近日,從西北農(nóng)林科技大學(xué)在該領(lǐng)域獲得重要突破。據(jù)悉,該校聯(lián)合中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所等單位,成功繪制全球首張小麥抗條銹病基...
    2025-07-24 16:52:38
  • 陜西公布第二批概念驗證和中試基地服務(wù)能力清單

    清單涵蓋了更廣泛的技術(shù)領(lǐng)域,包括半導(dǎo)體、光電技術(shù)、新材料等前沿科技領(lǐng)域,以及化工、食品等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級需求。
    2025-07-24 16:31:29
  • 【第九站】“共享百家行”活動走進浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院

    7月18日浙江省大型儀器開放共享聯(lián)盟“共享百家行”第九站走進浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,來自省內(nèi)20余家涵蓋高校、科研院所、企業(yè)等多元主體的...
    2025-07-24 16:04:01
  • “中國工程科技2040發(fā)展戰(zhàn)略叢書”發(fā)布

    作為我國工程科技領(lǐng)域中長期戰(zhàn)略研究的標(biāo)志性成果,該叢書系統(tǒng)描繪了2040年中國工程科技發(fā)展的愿景與路徑,為科技強國建設(shè)提供戰(zhàn)略支撐...
    2025-07-24 15:51:44
  • 第四代百萬千瓦商用快堆完成初步設(shè)計

    就在近日,我國在核反應(yīng)堆方面收獲了重要突破,首臺第四代百萬千瓦商用快堆CFR1000完成初步設(shè)計,具備上報審批條件。這同樣標(biāo)志著我...
    2025-07-24 15:16:27
  • 工信部:將進一步推進金融賦能新型工業(yè)化

    工信部在國新辦發(fā)布會上宣布,下一步將縱深推進產(chǎn)融合作,重點提升金融對新型工業(yè)化的支撐效能。
    2025-07-24 13:47:52

版權(quán)與免責(zé)聲明

  • 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
  • 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負版權(quán)等法律責(zé)任。
  • 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。