伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員與休斯頓大學(xué)合作，開發(fā)了一種新型的3D打印聚合物復(fù)合材料。該材料在不同溫度下表現(xiàn)出不同的性能，為自主機(jī)器人和環(huán)境交互提供了潛在的進(jìn)展。這項(xiàng)研究由土木與環(huán)境工程教授Shelly Zhang和研究生Weichen Li領(lǐng)導(dǎo)，利用了計(jì)算機(jī)算法、兩種不同的聚合物和增材制造技術(shù)。

研究團(tuán)隊(duì)利用計(jì)算機(jī)建模創(chuàng)建了一種在不同溫度下具有不同反應(yīng)的雙聚合物復(fù)合材料。這種復(fù)合材料在低溫下呈現(xiàn)出柔軟橡膠狀的狀態(tài)，而在較高溫度下則呈現(xiàn)出硬質(zhì)塑料狀的狀態(tài)。這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，展示了該材料能夠自主感知溫度變化并執(zhí)行特定任務(wù)，例如在無需人工干預(yù)的情況下激活LED燈。例如，這種材料可以根據(jù)溫度變化自主調(diào)整其物理特性，使機(jī)器人能夠改變其功能，如改變攜帶能力。

“僅憑人類直覺來構(gòu)思一個(gè)根據(jù)環(huán)境作出特定反應(yīng)的材料或器件非常具有挑戰(zhàn)性-有太多的設(shè)計(jì)可能性存在，” Zhang教授說道，“因此，我們決定與計(jì)算機(jī)算法合作，幫助我們確定最佳的材料和幾何形狀的組合。”

國(guó)家科學(xué)基金會(huì)對(duì)這項(xiàng)研究的支持凸顯了其對(duì)材料科學(xué)和機(jī)器人領(lǐng)域的潛在影響。這種溫度響應(yīng)性復(fù)合材料的開發(fā)為在各個(gè)行業(yè)中創(chuàng)建更具動(dòng)態(tài)性和自主性的材料開辟了新的途徑。未來的研究目標(biāo)是增加材料行為的復(fù)雜性，例如感知撞擊速度，這對(duì)于機(jī)器人材料有效應(yīng)對(duì)環(huán)境危險(xiǎn)至關(guān)重要。能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行復(fù)雜的自主行為編程將增強(qiáng)機(jī)器人系統(tǒng)的功能和適應(yīng)性，可能在各種工業(yè)和環(huán)境應(yīng)用中帶來更高效、響應(yīng)更快的機(jī)器。