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智能塑料製造「萬能抓手」

這個「萬能抓手」的載體非常簡單,就是一塊智能「塑料」,它可以把目標物體「鎖」在體內,抓取1微米到1米大小之間任何形狀的物體。形狀記憶聚合物是一種特殊的智能材料,在外部刺激作用控制下,形狀記憶聚合物可軟可硬,在受到一定的外力作用導致變形後,它就能保持這個變形後的形狀,然而在一定外部

2020-04-18 10:29 / 0人閱讀過此篇文章  

國際期刊《科學進展》近日發表了浙江大學航空航天學院宋吉舟教授團隊一項研究成果,基於形狀記憶聚合物,提出了一種新型的「萬能抓手」策略。這個「萬能抓手」的載體非常簡單,就是一塊智能「塑料」,它可以把目標物體「鎖」在體內,抓取1微米到1米大小之間任何形狀的物體。

形狀記憶聚合物是一種特殊的智能材料,在外部刺激作用(如光、熱)控制下,形狀記憶聚合物可軟可硬,在受到一定的外力作用導致變形後,它就能保持這個變形後的形狀,然而在一定外部刺激作用下,它又會變回原來的樣子。目前,形狀記憶聚合物已被廣泛用於航空器太陽能帆板展開機構、智能醫藥器件等領域。

「抓放物體時,第一步先通過外部刺激,讓形狀記憶聚合物變得柔軟,趁此機會將物體或者物體表面的結構嵌入其中。第二步去掉外部刺激,讓形狀記憶聚合物變回剛硬的狀態,保持住該變形的臨時形狀,將物體『鎖住』,實現抓取。第三步等把物體轉移到目的地之後,再次施加外部刺激,形狀記憶聚合物就會恢復初始形狀,將物體『解鎖』。」宋吉舟說。宋吉舟介紹,「萬能抓手」能在典型的三維結構物體上產生很大的抓力,可以輕鬆抓起球體、方塊、管狀物體、螺栓、螺母、棗核、鑰匙串等,還能像壁虎一樣,牢牢粘附在物體表面。當物體尺寸小到微觀尺度(100微米左右或者更小),物體受到的表面力會給物體的釋放帶來較大的挑戰。在該設計中,抓手通過把物體或者物體表面的結構鎖在其內部實現抓取,不依賴抓手的粘附力,所以當粘附力給物體釋放帶來挑戰時,就可以在抓手表面鍍上一層特殊材料,或者增加抓手表面粗糙度來減弱粘附,從而實現物體釋放。這樣,即使是75微米大小的不規則鐵顆粒或者是直徑10微米的二氧化矽球,也能順利從形狀記憶聚合物萬能抓手上得到釋放。宋吉舟表示,「萬能抓手」的收放自如,為柔性電子的製備提供了一種新思路。

通訊員柯溢能 記者宋黎勝





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