近日，我校機電工程學(xué)院“智能傳感與集成化檢測系統(tǒng)”團隊在國際頂級學(xué)術(shù)期刊Chemical Engineering Journal（IF=16.744）上發(fā)表了題為“Inchworm-Inspired Soft Robot with Magnetic Driving Based on NdFeB, EGaIn and PDMS (PEN) Combination”（DOI:10.1016/j.cej.2023.142994）的研究論文。團隊負責人關(guān)炎芳、2020級碩士研究生劉彥勝為共同第一作者，吳蘭為共同通訊作者，河南工業(yè)大學(xué)為論文第一署名和通訊作者單位。
部分成果內(nèi)容
針對軟體機器人應(yīng)用中存在的柔韌性差、力學(xué)性能不高、可靠性低等問題，本論文以柔韌性好、流動性強、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和可拉伸的共晶稼銦（Eutectic gallium indium，EGaIn）液態(tài)金屬作為功能材料，通過填充超強磁性和高導(dǎo)熱性的釹鐵硼納米顆粒（Neodymium iron boron，NdFeB），并與具有良好生物相容性的聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）相融合，制備出具有抗撕裂能強、彈性模量低、溶脹度小的仿尺蠖軟體機器人。實驗表明，液態(tài)金屬共晶鎵銦和釹鐵硼的加入，降低復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，提高其熱穩(wěn)定性和耐酸堿腐蝕性。
搭建軟體機器人磁控實驗平臺，建立仿尺蠖運動模型，改變磁場方向和大小，以控制尺蠖軟體機器人的多自由度形變，通過抗疲勞性能測試以及軟體機器人單腿和雙腿運動軌跡分析，實現(xiàn)復(fù)雜多樣化的應(yīng)用場景。結(jié)果表明，EGaIn的添加增強了NdFeB的磁響應(yīng)度、磁操控性和磁積能，同時提高了仿尺蠖軟體機器人的運動速度（48.3mm/s），可靠性和壽命，展現(xiàn)了良好的磁控靈敏度和運動穩(wěn)定性，為軟體機器人發(fā)展提供新的思路和方向，有望在軍事探測、智能糧倉和生物給藥等領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機遇，拓寬軟體機器人的應(yīng)用范圍。
機電工程學(xué)院高度注重科研團隊建設(shè)，大力支持教師開展有組織的科研工作。智能傳感與集成化檢測科研團隊致力于智能傳感與集成化檢測裝備、柔性電子與可穿戴設(shè)備、生醫(yī)工程等交叉領(lǐng)域研究，先后獲得國家自然科學(xué)基金、河南省科技攻關(guān)、鄭州市科技協(xié)同專項等多項課題支持，取得系列研究成果，在國際知名期刊Lab on a Chip、Microsystems & Nanoengineering、Composite Structures、Langmuir、ACS Omega、Biomedical microdevices、Sensors and Actuators A Physical、Micromachines等期刊發(fā)表高水平論文20余篇。
