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可重编程乐高式模块模拟生命体柔韧性,赋能未来机器人与医疗器械

杜克大学机械工程团队开发出可重编程机械性能的乐高式构建块,通过控制数百个单元的固液相变,实现材料刚度与阻尼的实时动态调节,为自适应机器人、血管内导航装置及植入式支架等应用奠定基础。

从3D打印静态材料到动态「肌肉」

传统3D打印材料性能固定,需重新打印才能改变。研究者填充镓铁复合物到单元中,室温下可通过电流加热使任意图案单元液化,类似硬盘写入0/1。冻结至0°C可重置所有单元为固态,支持反复重编程。

二维薄膜与三维模块的双重突破

二维薄膜可在不改变形状前提下精准编程刚度与阻尼,覆盖从塑料到橡胶的广泛商用软材料力学性能。三维模块类似含27个单元的魔方,可任意拼接组合。实验中,10个模块组成的可编程尾鳍驱动机器鱼,不同固态单元排布产生截然不同的游动轨迹。

面向生物医用与微型化的愿景

团队计划引入不同熔点金属适应人体环境,并推进微型化以适配血管或精密电子系统内部空间。长期目标是构建大规模可编程复合材料系统,赋予机器人在多环境下执行多样任务的柔性智能。

复合材料

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