祝贺课题组在《Nature Communications》发表最新题目为“Temperature-triggered inflatable hydrogel muscles with snap-through instability for untethered robots”研究成果!本课题组博士研究生崔言德是文章第一作者,课题组硕士研究生胡建华和董子扬为论文共同作者,课题组导师常春雨教授与和武汉大学中南医院李兵教授共为通讯作者。

气动水凝胶人工肌肉的设计、形变机理及驱动过程
本工作提出一种小型化策略,构建具有突跳失稳特性的水凝胶,开发无缆PAMs。这种气动水凝胶人工肌肉在20 °C下加压至临界压力附近(稳定状态I),由于疏水相互作用和纤维素纳米晶体的存在,水凝胶具有高模量,仅发生轻微膨胀;当温度升高到70 °C时,水凝胶网络结构中疏水相互作用削弱,导致水凝胶的交联密度下降,模量降低,压力-体积曲线下移,内部气压超过临界压力,触发突跳失稳,水凝胶人工肌肉迅速膨胀至稳定状态II,径向驱动速度达200 % s−1,整个过程可在10秒内完成。该气动水凝胶无需外接压缩机和气泵,通过热刺激切换水凝胶模量变化,触发突跳失稳机制,实现无缆小型化驱动。此外,本文演示了小型化水凝胶PAMs在可控潜水装置和集成滚动机器人领域的应用,展现出感知和改变环境的能力,为仿生机器人的设计和发展提供新思路。
该研究得到了国家自然科学基金(52073217,52373104)的资助。
文章链接:https://doi.org/10.1038/s41467-025-58731-4