德国马克斯·普朗克智能系统研究所、奥地利约翰内斯开普勒大学和美国科罗拉多大学博尔德分校的联合团队以软体机器人的可持续性为重点, 合作设计了一种基于明胶、油和生物塑料的完全可生物降解的高性能人造肌肉。相关论文22日发表在《科学进展》上。



生物聚酯食品包装。

图片来源：马克斯·普朗克智能系统研究所



用于垃圾收集的机器人抓手。

图片来源：马克斯·普朗克智能系统研究所

研究团队展示了这种可生物降解技术的潜力，在使用寿命到期时，这些人造肌肉可被丢弃在市政堆肥箱中，6个月之内就会完全生物降解。

研究人员表示，加速发展的软体机器人领域迫切需要可持续材料，特别是对于一次性应用，例如医疗手术、搜救任务和危险物质处理等。未来的机器人不会在产品寿命结束时堆积在垃圾填埋场，而是成为植物生长的堆肥。

研究团队此次建造了一种名为HASEL的电动人造肌肉。HASEL像是充满油的塑料袋，部分被一对电极覆盖，通过在电极上施加高电压让其收缩，就像真正的肌肉一样。HASEL变形的关键要求是构成塑料袋和油的材料都是电绝缘体，可承受带电电极产生的高电应力。

研究表明，由一种特定材料组合制成的HASEL甚至能够在数千伏电压下承受10万次驱动循环，而不会出现电气故障或性能损失的迹象。

团队称，这种新材料系统出色性能的展示，意味着可生物降解材料将被视为构建机器人的可行选择，更有望激励其他材料科学家创造具有优化电气性能的新材料。

该研究是朝着软体机器人技术范式转变迈出的重要一步。随着绿色技术的日益普及，使用可生物降解材料建造人造肌肉将为未来机器人技术铺平道路。