合肥工业大学在柔性智能驱动器领域取得重要突破

近日，合肥工业大学材料科学与工程学院胡颖研究员团队在柔性智能驱动器领域取得关键性新进展，成功开发出一种兼具可编程变形与颜色反馈功能的新型湿度驱动器，为下一代智能仿生软体机器人发展提供了新思路。

据悉，该研究灵感源于自然界植物叶片的自适应特性——植物叶片在环境湿度变化时，会发生卷曲、皱缩等运动，同时伴随颜色改变。这一自然现象为智能软体驱动器设计提供了重要参考，但如何在单一驱动器上同时实现高驱动性能、可编程变形和颜色变化反馈，一直是行业内的研究难点。

针对这一难题，胡颖团队受植物叶脉结构调控弯曲方向、叶片颜色转变机制的启发，采用磁场辅助取向方法，构建了类似叶脉的条纹结构，开发出基于Nafion-结晶紫-MXene@Fe₃O₄（NCMF）复合材料的条纹结构湿度驱动器。该驱动器的核心设计极具巧思：Nafion作为亲水离子聚合物，提供了优异的水分子吸收能力；结晶紫作为pH指示剂，与Nafion结合可实现不同湿度刺激下的可逆颜色变化；MXene@Fe₃O₄复合颗粒则兼具亲水性和磁响应性，在预设磁铁阵列的诱导下，可自发聚集形成条纹图案，且图案可通过调整磁铁排布灵活定制。这种制备方法简单、可扩展，为可编程驱动器设计开辟了新路径。

得益于独特的材料与结构设计，该湿度驱动器展现出卓越性能，不仅可实现可编程变形，还具备288°的大弯曲角度、205.7°/s的快速响应速度、高负载能力，以及湿度驱动下的可逆颜色变化。基于该驱动器，研究团队成功演示了仿生夹具、举重机器人、自振荡器件、爬行机器人、智能口罩、仿生手、仿生植物等多种应用场景，充分展现了其广泛的应用潜力。

该研究为设计兼具可编程形变与变色功能的高性能湿敏驱动器提供了全新思路，有望推动柔性智能驱动器技术的迭代升级，助力智能仿生软体机器人在多个领域实现突破应用。