「前沿技术」用于柔性机器人的热响应性可变刚度复合材料

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受美国空军研究办公室资助，耶鲁大学的研究人员用菲尔德金属（FM）颗粒和聚合物基体制备出新型复合材料，兼具优异的温度响应性刚度与可拉伸性。

热响应性可变刚度材料对柔性机器人等智能领域至关重要。向软材料基体中添加增强体是制备热响应性刚度可变材料的一种理想方法，但尚未找到合适的增强体。FM是由32.5%铋、51%铟和16.5%锡组成的共晶合金，熔点仅62.5℃，通过固液相变可在较低温度下迅速改变刚度。研究人员设计将FM颗粒分别填充到环氧树脂和硅弹性体中，制成环氧树脂基复合材料和硅基复合材料。研究发现：FM颗粒的加入显著提升基体的刚度范围，使其在冷/热状态下的模量比从400提高到1500；环氧树脂基复合材料在加热时弯曲模量显著变化，刚度变化范围超过300%以上；硅基复合材料能根据FM颗粒的固液相变调整可拉伸性和刚度，从20℃加热到70℃后FM颗粒熔化，复合材料的刚度降低5.2倍。

这项研究将促进可变刚度和可变拉伸性元件在柔性机器人中的应用。

（蓝海星）