自愈机器人 研究人员开发自愈软机器人执行器

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宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员开发了一种解决软机器人执行器因重复活动而磨损的解决方案：一种基于鱿鱼环齿的自修复生物合成聚合物。 该材料对执行器有益，但它也可以应用于任何小孔可能引起问题的地方，例如危险品套装。

根据报告中 自然材料, “目前的自愈材料存在一些缺点，限制了其实际应用，例如愈合强度低和愈合时间长（小时）。” 

研究人员从自然界中的自我修复生物中汲取灵感，创造了高强度的合成蛋白质。 它们能够自我修复微小和可见的损伤。

Melik Demirel 是工程科学和力学教授，也是 Lloyd 和 Dorothy Foehr Huch 仿生材料主席。

他说：“我们的目标是利用合成生物学创造出具有自我修复能力的可编程材料，并对其物理特性进行前所未有的控制。” 

机械臂和假肢

一些机器人机器，例如机械臂和假肢，依赖于不断移动的关节。 这就需要柔软的材料，呼吸机和各类个人防护装备也是如此。 这些材料以及任何经历持续重复运动的材料都有可能产生小撕裂和裂纹，最终破裂。 通过使用自愈材料，可以在造成任何严重损坏之前快速修复这些微小的撕裂。 

DNA串联重复序列

研究小组利用一系列由基因复制产生的氨基酸组成的DNA串联重复序列，创造了这种自愈聚合物。 串联重复序列通常是一系列短分子，可以无限次地重复自身。 

Abdon Pena-Francelsch 是这篇论文的主要作者，也是德米雷尔实验室的前博士生。

Abdon Pena-Francelsch 表示：“我们能够将典型的 24 小时愈合时间缩短至一秒，因此我们的基于蛋白质的软机器人现在可以立即自我修复。” “在自然界中，自我修复需要很长时间。 从这个意义上说，我们的技术胜过自然。”

德米雷尔表示，这种自愈聚合物可以通过水、热甚至光来自我修复。 

“如果你把这种聚合物切成两半，当它愈合时，它会恢复 100% 的强度，”德米雷尔说。

Metin Sitti 是德国斯图加特马克斯·普朗克智能系统研究所物理智能部主任。

“自我修复的物理智能软材料对于在不久的将来构建坚固且容错的软机器人和执行器至关重要，”西蒂说。

该团队能够通过调整串联重复的数量来制造快速愈合的软聚合物。 它能够保留其原有的强度，同时，他们能够使聚合物100%可生物降解，并且100%可回收成为同一种聚合物。 

石油基聚合物

“出于多种原因，我们希望尽量减少石油基聚合物的使用，”德米雷尔说。 “我们迟早会耗尽石油，而且石油还会造成污染并导致全球变暖。 我们无法与真正便宜的塑料竞争。 竞争的唯一方法是提供石油基聚合物无法提供的东西，而自我修复提供所需的性能。”

德米雷尔表示，许多石油基聚合物都可以回收利用，但必须转化为不同的东西。 

仿生聚合物能够生物降解，醋等酸能够将其回收成粉末，然后将其制成原始的自修复聚合物。 

斯蒂芬妮·麦克埃尔希尼 (Stephanie McElhinny) 是陆军研究办公室的生物化学项目经理。 

麦克埃尔希尼说：“这项研究阐明了材料特性的前景，这些特性可以通过使用合成生物学方法超越自然界中存在的蛋白质来获得。” “这些合成蛋白质的快速和高强度的自愈能力证明了这种方法为未来陆军应用提供新型材料的潜力，例如个人防护设备或可以在有限空间内机动的灵活机器人。”