新性能、新设计、新材料的快速发展，软体机器人的应用领域得以迅速扩大，包括生物医学和外科手术工具、辅助医疗设备、组织工程以及航空航天等。形状记忆聚合物（SMP）的临时形状可以固定而不需连续的外部刺激，同时永久形状可编程，已成为制造软体机器人的重要材料。然而经典的单向SMP制造的软体机器人缺少重构性或可循环性。为了执行复杂的功能和在如体内和太空等远程环境中的应用，软体机器人要具有按顺序的和可编程的响应性。

北卡罗来纳州立大学Joseph B.Tracy等在《Science Advances》报道了将商品化铁基磁性微米颗粒（MMP）包埋在单向热活化SMP（DiAPLEX）中，获得了可重构、远程制动的软体机器人。所制备聚氨酯复合薄膜同时对磁场和光作出反应。作者详细研究了制备的形状记忆悬梁臂、花、捕捉器对磁场和光热的响应行为以及抓取器抓取小物体的能力。

图文速递

图1.含链状磁性粒子的形状记忆悬臂梁。（A）制动（B和C）含链状磁性粒子DiAPLEX悬臂薄膜的模拟。永磁体（∇H）和LED在左上方的面板中。（b）在一定位置和温度范围内模拟灯丝的等高线表示驱动程度（0，平坦；1，接触磁铁）。（c）模拟静止图像对应于沿（b）中所示的路径，距离磁铁2.3 cm，即与左边的实验几何学一致。

图2.形状记忆花的转动。在LED下逆时针旋转含有非链状磁性粒子的六片花瓣的DiAPLEX花（先对花瓣光热加热和软化，后在永磁体下提升）。打开和关闭LED可以加热和提起其他花瓣。

图3.磁卷。（A）IROGRAN卷轴的制动（移动磁铁靠近卷轴和来开卷轴）。（B）DiAPLEX卷轴的制动（靠近永磁体，LED照射）。关闭LED和移开磁铁，锁定打开的形状。移开磁铁，打开LED，卷轴闭锁。

图4.无偏和有偏的形状记忆捕捉器。（A）无偏捕捉器具有扁平的永久形状。打开LED会触发朝向磁铁的捕捉。（B）扣向LED的有偏的捕捉器的永久形状。（C）有偏捕捉器的模拟总结。其中等高线（以0.5%的间隔绘制）表示捕捉程度与温度以及与磁铁的距离的关系。（D）有偏捕捉器的模拟结果与实验观测结果有很好的相关性。

图5.形状记忆抓取器，抓取、运输和释放小物体。（A）蓝莓（~1.5g）（B）圣女果（~3.2g）。抓取器质量152mg。

参考文献信息及文章官网链接

Jessica A.-C. Liu, Jonathan H. Gillen, SumeetR. Mishra, Benjamin A. Evans, Joseph B. Tracy*；Photothermally and magneticallycontrolled reconfiguration of polymer composites forsoft robotics；Sci. Adv. 2019;5:eaaw2897

文章官网链接：

https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaaw2897/tab-pdf

来源：高分子科学前沿  编译：高利龙

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来源：高分子科学前沿

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