明胶+糖=3D软机器人？研究人员发现了一种新型可生物降解材料

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约翰内斯开普勒大学林茨分校的一组研究人员使用可生物降解材料作为墨水来打印 3D 软机器人。在他们发表在《科学机器人》杂志上的论文中，该小组描述了他们如何开发墨水以及它的性能如何。新加坡国立大学的 Yu Jun Tan 在同一期刊上发表了一篇焦点文章，概述了研究人员在用可生物降解材料制造机器人时面临的问题以及奥地利团队所做的工作。

如图。1. 具有集成波导传感器的可持续 3D 打印软致动器。(A) 可生物降解的成分为软机器人实现从摇篮到摇篮的设计，其中热可逆性为多次使用和延长寿命打开了一个额外的子循环。(B) 具有纤维增强和集成光学传感器的三腔气动执行器。传感器检测致动器路径中的障碍物并允许移除物体。(C) 当浸入水中时，明胶致动器和波导会膨胀并溶解。在污水或堆肥中实现完全的生物降解。图片来源：DOI：10.1126/scirobotics.abk2119

在过去的几年里，研究人员一直在开发软体机器人方面取得了进展，因其制造它们所使用的软材料而得名。这种机器人通常是用来模仿生活在水中的生物。

研究人员相信，这项技术有朝一日会导致微型软机器人的发展，这些机器人可以在体内游动，以分配药物或修复受损组织。在大多数情况下，软机器人都是由不可生物降解的材料制成的，因为可生物降解的材料有局限性，包括在水中的溶解、成型和有限的使用寿命。在这项新的研究中，研究人员使用糖和明胶来制造类似果冻的物体。添加其他材料使他们的作品不那么容易发霉（柠檬酸），并且在浸入水中时更具弹性（甘油）。他们现在已经尝试了各种配方，以创建可用于制作 3D 对象的墨水。

用于可持续软机器人技术的基于明胶的生物凝胶的 3D 打印。图片来源：Andreas Heiden、David Preninger、Doris Danninger、Florian Hartmann，约翰内斯开普勒大学软物质物理部

为了使用他们创造的材料，他们将其加热到柔软的程度，使其可以通过打印喷嘴喷出，并在寒冷的房间中运行打印机，让墨水迅速凝固。为了测试他们的方法，该团队首先创建了一个按计划工作的软气动执行器。他们指出，执行器可以放回打印机中，以便重复使用墨水。该团队接下来打印了与 LED 灯配合使用的可拉伸波导传感器。然后，他们将波导与执行器结合起来，创造了一个功能强大的软机器人. 接下来，他们将三个波导连接在一起，并将它们连接到一个按钮控制器上，然后该控制器可用于改变波导的变形程度。

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