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南洋理工大学科学家团队设计出一键变硬的神奇织物RoboFabric

文章来源：新能源网更新时间：2024-07-29 09:34:27

科学家们设计出了一种可穿戴纺织品，它可以在瞬间从柔软变为坚硬，并可能很快应用于医疗支架、机器人肢体等领域。这种名为 RoboFabric 的可变形材料是由新加坡南洋理工大学的一个研究小组设计的。研究人员从穿山甲和犰狳交错的鳞片中汲取灵感，设计出一种由金属纤维通过它们之间的微小通道连接起来的 3D 打印瓷砖网络。

当纤维松弛时，瓷砖可以像链条一样自由移动。但当它们收缩时，瓷砖就会锁在一起，形成一个坚固的结构，其硬度是原来的 350 多倍。

研究小组发现，它可以将举起重物所需的肌肉力量减少 40%。这对帕金森氏症等运动障碍患者尤其有用，可以帮助稳定运动轨迹，从而减少晃动。想象一下，当你移动重物时，有一个肘部或腕部支撑装置能按需支撑你的关节。研究人员还指出，它还可用于"膝关节应用"，以改善步态和防止跌倒。

首席科学家王一凡解释说："我们设想，将来需要石膏治疗骨折的病人可以选择定制一种灵活的肢体支撑，这种支撑在变硬之前是织物状的。与传统的僵硬、不可拆卸的石膏不同，这种支架只需按一下按钮就能轻松穿戴或拆卸。在日常使用中，关节支撑还能帮助老年人完成日常任务，有助于减少承受较重负荷所需的肌肉力量。"

制作这种可变形支架首先要对佩戴者的手臂或腿部进行 3D 扫描。软件会将三维模型分解成几十块几何瓷砖，这些瓷砖可以在大约一小时内三维打印出来。然后用手工将金属线穿过瓷砖之间的通道，不过该团队计划将这一过程自动化。这些电缆连接到一个电子设备上，以便根据需要拧紧或拧松它们。

医疗应用只是一个开始。在研究论文中，王的研究小组表明，当 RoboFabric 被密封成弹性皮肤时，它可以通过施加或去除真空压力在柔性状态和刚性状态之间转换。他们把它变成了一个小型的蠕虫状"软机器人"，可以爬行、游泳，甚至可以根据需要形成一个保护壳。

研究人员指出："这些能力对于需要在复杂地形中移动并按需提供保护的勘探和救援机器人来说非常重要。王

也许最酷的演示是在无人机上安装四个由织物制成的机器人作为抓手。软的时候，抓手可以折叠起来，与无人机机身融为一体。当变硬时，它们就像抓手一样，可以抓取物体或缓冲硬着陆。这是一种巧妙的方法，可以让无人机在不牺牲空气动力学性能的前提下实现更多功能。

随着这些原型的完成，南洋理工大学的团队现在正在寻找行业合作伙伴，让他们的神奇织物发挥出应有的作用。

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