好消息！物理學家正在為可變形的微型機器人建立肌肉

一種與人體細胞大小相似的能導電、具有環境感應和變形能力的機器正在被研製，這可能嗎？

康乃爾大學的物理學家Paul McEuen和Itai Cohen說：不僅可以，而且實際上已經為其中一個機器建立了「肌肉」。

在博士後研究人員Marc Miskin的帶領下，該團隊製造了一個機器人外骨骼，通過感知其環境中的化學或熱變化，可以快速改變其外形。而且，他們聲稱，這些配備了電子、光子和化學有效載荷的微型機器可能成為微生物尺寸大小機器人的強大平台。

Cohen說：「你如果把飛船旅行者的計算能力放到一個細胞大小的物體上。那麼，你去哪裡探索呢？」

康奈爾大學科學研究所的Kavli研究所所長麥肯McEuen說：「我們正在試圖建立所謂的電子「外骨骼」。到目前為止，你可以製作一些能夠處理大量信息的計算機晶元，但是不知道它們如何移動或者導致某些東西彎曲。」

他們的工作在美國國家科學院院刊1月2日出版的"Graphene-based Bimorphs for Micron-sized, Autonomous Origami Machines"中進行了概述。Miskin是第一作者；其他參與者包括David Muller，工程學教授Samuel B. Eckert，以及博士生Kyle Dorsey，Baris Bircan和Yimo Han。

機器使用雙壓電晶片驅動。雙晶片是石墨烯和玻璃兩種材料的組合體，當受到諸如熱、化學反應或施加的電壓的刺激時，它發生彎曲。發生形狀的變化是因為在受熱的情況下，兩種具有不同熱響應的材料在相同的溫度變化下膨脹程度不同。

結果，雙壓電晶片彎曲能緩和一些應變，使得其中一層比另一層拉得更長。通過添加不能被雙壓電晶片彎曲的剛性平板，研究人員就將彎曲定位在特定位置，從而產生褶皺。從這個概念出發，他們能夠做出從四面體(三角形金字塔)到立方體的各種摺疊結構。

在石墨烯和玻璃存在的情況下，雙壓電晶片通過將大離子驅入玻璃而使其膨脹，從而對化學刺激做出響應。通常這種化學活性只有在浸入水或其它離子液體中時才會在玻璃的外邊緣發生。由於雙壓電晶片只有幾納米厚，所以玻璃基本上都是外邊緣而變得非常活躍。

雙晶片使用原子層沉積製造，通過在蓋玻片上化學「塗布」原子級薄層二氧化硅到鋁上，然後在疊層頂部濕法轉移單個原子層的石墨烯。結果證明這是有史以來最薄的雙晶片。他們將其中的一台機器形容為「摺疊時比紅細胞大三倍，比大神經元小三倍」。 雖然這種尺寸的摺疊式支架以前已經建成，但這個團隊的支架有一個明顯的優勢。

Cohen說：「我們的器件與半導體製造兼容。這使我們看到未來在這個尺度上的機器人的前景。」

Miskin說：「由於石墨烯的相對強度，它可以處理電子應用所需的負載類型。如果你想製造這種電子外骨骼，你需要它能夠產生足夠的力來攜帶電子產品，我們正是這樣做的。」

McEuen說：「目前，這些最小的微型機器在電子，生物感測或其他方面沒有商業應用。但是這項研究推動了納米級機器人的科學發展。」

他說：「現在，小型機器沒有『肌肉』，所以我們正在建立小型的肌肉。」

文章來自rdmag網站，原文題目為Physicists Build Muscle for Shape-Changing，由材料科技在線匯總整理。

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