“神奇新凝胶”完美适配机器人-抗拉伸、高导电性和“自愈”

(原标题：“神奇新凝胶”完美适配机器人：抗拉、高导电、“自愈”)

上海3月15日电(编辑黄俊志)为了充分发挥潜力，柔性机器人设备不仅要由包裹在粘性橡胶中的刚性电子元件组成，还需要一些柔性元件。为此，美国的一组科学家最近开发出了一种近乎完美的新材料，这种材料不仅柔软、可以自我修复，还可以导电。

柔软、可拉伸和导电的自愈合材料在软机器人和柔性电子器件以及需要与天然生物组织的机械性能相匹配的医疗设备中具有巨大的潜在应用。其中，自修复水凝胶因其高变形性、低刚性、可回收性和生物相容性而备受关注。

但是它们的导电性能并不好，远远低于数码电子产品需要达到的指标。为了提高水凝胶的导电性，研究人员经常向其中添加导电填料，但这会对力学性能产生不利影响。而且即使能尽量不降低机械性能，这种材料也无法实现“自我修复”。

在最近的一项研究中，美国卡内基梅隆大学的科学家开发了一种全新的凝胶材料，几乎完美地解决了上述所有缺陷。最新研究成果近日发表在《自然电子学》期刊上。

具体来说，这种最新材料由胶体聚乙烯醇-硼酸钠组成，其中嵌入了银片和镓基液态金属液滴。它也被注入了乙二醇，以防止它变干。

研究人员表示，这种材料不仅可以完全传导强电流，还可以拉伸到其松弛长度的400%而不断裂。此外，如果一块材料被切成两半，它可以通过机械和电子手段将自己恢复成一块。

在实验室的一项测试中，研究人员首先创造了一个受蜗牛启发的爬行机器人，它由一个机载电池和一个嵌入软硅胶壳的电机组成。电机通过导电有机凝胶复合带与车载电池相连，由于其自修复能力，断开后可以恢复。

据悉，连接器被部分切断后，速度降低了50%。手动重新连接切割好的导电条后(操作时间不到1秒)，蜗牛机器人的爬行速度提高，恢复到初始速度的68%。

随后，他们将复合导电条分成三部分，中间部分连接到安装在车顶的发光二极管(LED)，其余部分用于恢复与电机的连接，这显示了重构电路模块化的潜力。

最后，科学家还将导电凝胶复合材料用作可重构的生物电极，并证明其可以获得身体不同部位的肌电图(EMG)读数。结果表明，该材料具有获得高信噪比肌电读数的能力，并且其尺寸和形状可以调节以适应身体的不同位置。

卡内基梅隆大学首席科学家卡梅尔马吉迪(Carmel Majidi)教授说：“我们的凝胶可以用作生物电极，可以直接与身体上的电子设备相连，收集信息并无线传输。可能性不止于此……”

“看到软机器人被用于监测难以到达的地方将是很有趣的，无论是可以监测水质的蜗牛还是可以在我们的房子里爬来爬去寻找霉菌的蛞蝓。”他补充道。