仿生吸盘技术突破,七鳃鳗启发的智能粘附系统在中国研发
2026-03-11 11:10
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工程仿生学领域再获进展,一项基于七鳃鳗生物学特性的智能吸盘设计近日公布。来自中国北京理工大学、香港城市大学、新加坡国立大学和北京大学的联合研究团队,开发了一种新型智能粘附系统,旨在克服传统吸盘在水下和粗糙表面上的局限性。

通讯作者于俊志在新闻稿中表示:“传统吸盘在水下容易因流体冲刷而失效,或在粗糙表面上失去真空密封性。我们需要一种统一的机制,能够突破环境介质和表面形态的双重障碍。”七鳃鳗通过柔软嘴唇形成密封、肌肉泵产生真空,以及角质化牙齿实现物理互锁,为这一设计提供了灵感。

团队设计的机器人吸盘结合了柔性硅胶唇和温控形状记忆聚合物(SMP)核心。内置加热器将SMP加热至略高于33°C使其软化,真空启动时材料渗入表面微观结构;加热关闭后SMP冷却硬化,实现锁定。于俊志解释道:“这种混合机制成功地将粘附强度与持续真空维护分离开来。即使外部真空系统失效,硬化SMP的物理互锁也能让设备保持长时间安全抓握。”

实验室测试显示,这款70克设备在空气和水中能举起超过自身重量850倍的重物。在高度粗糙表面上,其粘附时间在空气中增加近两倍,水下保持时间提升高达540%。该吸盘还展现出高度灵活性,可处理从0.01克微电子芯片到11.4公斤桌子的不同物体。

研究人员指出:“该智能粘附系统完美适应空气-水界面过渡。我们设想这项智能粘附系统技术将集成到机器人平台中,在深海勘探、海洋工程维护和两栖应急救援中发挥关键作用。”这项研究已发表于《Cyborg and Bionic Systems》期刊。

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