完全“自給自足”的3D打印迷你潛艇了解一下！

去年11月,，蘇黎世聯(lián)邦理工學院（ETH Zurich）的研究人員發(fā)表了一項研究,，解釋了形狀記憶聚合物如何成為制造適應性材料的催化劑，這種材料一旦加熱就會恢復到原來的形狀,。該研究小組在試驗中使用了3D打印、可編程設計和熱粘彈性超材料,，Kristina Shea教授和她的博士生（Tim）Chen為實驗開發(fā)了3D打印形狀記憶聚合物條帶,。

現在，Shea教授和她的團隊已經與加州理工學院的研究人員合作,，在3D打印和軟機器人的概念研究的新證據中使用這些條帶,。研究小組創(chuàng)建了一種3D打印的迷你潛艇，不需要推進劑,，電源或引擎,。Shea教授解釋說：“我們工作的主要內容是，我們已經開發(fā)出了一種全新的有前途的推進裝置，它完全可以3D打印,，可以調節(jié)并且無需外部電源,。”

該團隊為游泳機器人開發(fā)了一種新的推進概念,，他們利用水中的溫度波動來劃槳,。使用多材料3D打印機制作7.5厘米的微型潛水艇，該潛水艇配備了雙槳驅動的雙穩(wěn)態(tài)推進元件,。這個元素是由Shea教授和Chen的兩個形狀記憶聚合物觸發(fā)的,，它們在溫水中膨脹，像肌肉一樣為機器人提供動力,。最近在PNAS雜志（美國國家科學院院刊）上發(fā)表了一篇關于3D打印潛艇的論文,，題為“利用柔軟，無束縛機器人定向推進”,。

軟機器人的主要挑戰(zhàn)之一是將制動,，控制，推進和傳感集成在一個機制中,，如果迷你潛水艇的水被加熱,，膨脹的部分會導致雙穩(wěn)態(tài)元件卡住，從而觸發(fā)槳沖程,。盡管未來研究人員相信他們可以3D打印具有多個執(zhí)行器的復雜游泳機器人,，但微型潛水艇的每個執(zhí)行元件都可以在進行必要的手動重新編程之前完成一次槳沖程。

該團隊目前的3D打印機器人可以一次性向前劃槳,，釋放一枚硬幣,，然后以相反方向沖程回到起始點，它通過感應水中的溫度變化來完成所有這些,。通過改變形狀記憶聚合物肌肉的幾何形狀,，科學家們可以定義觸發(fā)順序 ，薄聚合物帶將更快響應,，因為它們在溫水中加熱速度更快,。

未來，這款3D打印游泳軟體機器人可能會進一步發(fā)展成為探索海洋的低功率船只;此外,，科學家還可以使用對環(huán)境因素（如水的鹽度或酸度）產生反應的形狀記憶聚合物,。

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