近日，我校機(jī)電工程學(xué)院“智能傳感與集成化檢測(cè)系統(tǒng)”團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Chemical Engineering Journal（IF=16.744）上發(fā)表了題為“Inchworm-Inspired Soft Robot with Magnetic Driving Based on NdFeB, EGaIn and PDMS (PEN) Combination”（DOI:10.1016/j.cej.2023.142994）的研究論文。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人關(guān)炎芳、2020級(jí)碩士研究生劉彥勝為共同第一作者，吳蘭為共同通訊作者，河南工業(yè)大學(xué)為論文第一署名和通訊作者單位。
部分成果內(nèi)容
針對(duì)軟體機(jī)器人應(yīng)用中存在的柔韌性差、力學(xué)性能不高、可靠性低等問(wèn)題，本論文以柔韌性好、流動(dòng)性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和可拉伸的共晶稼銦（Eutectic gallium indium，EGaIn）液態(tài)金屬作為功能材料，通過(guò)填充超強(qiáng)磁性和高導(dǎo)熱性的釹鐵硼納米顆粒（Neodymium iron boron，NdFeB），并與具有良好生物相容性的聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）相融合，制備出具有抗撕裂能強(qiáng)、彈性模量低、溶脹度小的仿尺蠖軟體機(jī)器人。實(shí)驗(yàn)表明，液態(tài)金屬共晶鎵銦和釹鐵硼的加入，降低復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，提高其熱穩(wěn)定性和耐酸堿腐蝕性。
搭建軟體機(jī)器人磁控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，建立仿尺蠖運(yùn)動(dòng)模型，改變磁場(chǎng)方向和大小，以控制尺蠖軟體機(jī)器人的多自由度形變，通過(guò)抗疲勞性能測(cè)試以及軟體機(jī)器人單腿和雙腿運(yùn)動(dòng)軌跡分析，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景。結(jié)果表明，EGaIn的添加增強(qiáng)了NdFeB的磁響應(yīng)度、磁操控性和磁積能，同時(shí)提高了仿尺蠖軟體機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度（48.3mm/s），可靠性和壽命，展現(xiàn)了良好的磁控靈敏度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，為軟體機(jī)器人發(fā)展提供新的思路和方向，有望在軍事探測(cè)、智能糧倉(cāng)和生物給藥等領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，拓寬軟體機(jī)器人的應(yīng)用范圍。
機(jī)電工程學(xué)院高度注重科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)，大力支持教師開展有組織的科研工作。智能傳感與集成化檢測(cè)科研團(tuán)隊(duì)致力于智能傳感與集成化檢測(cè)裝備、柔性電子與可穿戴設(shè)備、生醫(yī)工程等交叉領(lǐng)域研究，先后獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、河南省科技攻關(guān)、鄭州市科技協(xié)同專項(xiàng)等多項(xiàng)課題支持，取得系列研究成果，在國(guó)際知名期刊Lab on a Chip、Microsystems & Nanoengineering、Composite Structures、Langmuir、ACS Omega、Biomedical microdevices、Sensors and Actuators A Physical、Micromachines等期刊發(fā)表高水平論文20余篇。
