内布拉斯加大学研发仿生合成皮肤推动软体机器人技术发展
2025-06-20 15:36
来源:内布拉斯加大学林肯分校
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内布拉斯加大学林肯分校的研究团队在《先进材料》杂志发表重要研究成果,成功开发出一种新型仿生合成皮肤技术。这项由化学系Stephen Morin副教授领导的研究,通过模拟头足类动物的生物机制,为下一代软体机器人和智能交互设备提供了创新解决方案。头足类动物变色机制示意图,以及用于模拟其机械光学性能的弹性体结合微凝胶阵列的制备工艺

研究团队深入研究了章鱼、鱿鱼等海洋生物的色素细胞工作机制。这些微米级器官通过放射状肌肉的收缩控制色素囊的扩张与收缩,从而实现快速的色彩变化。Morin解释道:"我们开发的合成皮肤完美复现了这一自然机制,创造出了具有环境响应能力的智能材料系统。"

该技术的核心创新在于其多层可伸缩微结构阵列设计。博士生Brennan Watts表示:"通过精确调控各组分的化学性质,我们实现了材料对环境参数的特异性响应。"实验表明,这种合成皮肤能够同时感知并反馈温度、pH值、湿度等多种环境参数,且响应速度接近生物系统。

在应用前景方面,该技术展现出显著优势。与传统电子传感器相比,这种全柔性系统特别适合水下环境应用,且无需外部电源即可工作。研究团队已成功演示了其在环境监测、可穿戴设备和自适应伪装等领域的潜力。Morin补充道:"想象一下能够像章鱼一样实时改变外观的机器人,或者可以监测多种生理指标的健康手环。"

目前,研究团队正致力于优化材料的耐用性和响应精度。他们计划将这项技术与现有的软体机器人平台集成,进一步探索其在医疗辅助、深海探测等特殊场景的应用可能。这项突破性研究为智能材料领域开辟了新方向,有望推动人机交互技术的革新发展。

更多信息: Brennan P. Watts 等人,《合成色素细胞用于色彩和图案变形皮肤》,《先进材料》(2025 年)。期刊信息: 先进材料

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