$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
De ontwikkeling van prikkelgevoelige zachte robots is belangrijk vanuit zowel technisch als intellectueel perspectief. De term stimuli-responsieve zachte robots verwijst over het algemeen naar apparaten / systemen die zijn samengesteld uit hydrogels, polymeren, elastomeren of hybriden die vormveranderingen vertonen als reactie op externe signalen, zoals warmte, pH en licht 1,2,3,4. Onder de vele stimuli-responsieve zachte robots, N-isopropylacrylamide (NIPAM) hydrogel-gebaseerde zachte robots voeren de gewenste taken of interacties uit met behulp van spontane vormtransformatie 5,6,7,8. Over het algemeen vertonen de op NIPAM gebaseerde hydrogels een lage kritische oplossingstemperatuur (LCST) en zwelling (hydrofieliteit onder de LCST) en deswelling (hydrofobiciteit boven de LCST) eigenschapsveranderingen treden op in het hydrogelsysteem in de buurt van fysiologische temperaturen tussen 32 °C en 36 °C 9,10. Dit omkeerbare zwelling-ontziltingsmechanisme in de buurt van het scherpe kritische overgangspunt van de LCST kan de vormtransformatie van nipam-gebaseerde hydrogel zachte robotsgenereren 2. Als gevolg hiervan hebben thermisch responsieve NIPAM-gebaseerde hydrogel zachte robots verbeterde operaties, zoals lopen, grijpen, kruipen en detecteren, die belangrijk zijn in multifunctionele manipulatoren, gezondheidszorgsystemen en slimme sensoren 2,3,4,11,12,13,14,15,16,17, 18,19,20,21.
Bij de fabricage van stimuli-responsieve zachte robots zijn driedimensionale (3D) printbenaderingen op grote schaal gebruikt met behulp van een direct laag-voor-laag additief proces22. Een verscheidenheid aan materialen, zoals kunststoffen en zachte hydrogels, kan worden geprint met 3D-printen23,24. Onlangs is 4D-printen uitgebreid benadrukt als een innovatieve techniek voor het creëren van vormprogrammeerbare zachte robots 25,26,27,28. Dit 4D-printen is gebaseerd op 3D-printen en het belangrijkste kenmerk van 4D-printen is dat de 3D-structuren hun vormen en eigenschappen in de loop van de tijd kunnen veranderen. De combinatie van 4D-printen en stimuli-responsieve hydrogels heeft een andere innovatieve route geboden om slimme 3D-apparaten te creëren die in de loop van de tijd van vorm veranderen wanneer ze worden blootgesteld aan geschikte externe stimulustriggers, zoals warmte, pH, licht en magnetische en elektrische velden 25,26,27,28 . De ontwikkeling van deze 4D-printtechniek met behulp van diverse stimuli-responsieve hydrogels heeft een kans geboden voor de opkomst van vormtransformatieerbare zachte robots die multifunctionaliteit weergeven met verbeterde responssnelheden en feedbackgevoeligheid.
Deze studie beschrijft de creatie van een 3D-printgestuurde thermisch responsieve soft gripper die vormtransformatie en voortbeweging weergeeft. Met name kan de beschreven specifieke procedure worden gebruikt om verschillende multifunctionele zachte robots te fabriceren met totale afmetingen variërend van de millimeter- tot centimeterlengteschalen. Ten slotte wordt verwacht dat dit protocol op verschillende gebieden kan worden toegepast, waaronder zachte robots (bijv. Slimme actuatoren en voortbewegingsrobots), flexibele elektronica (bijv. Opto-elektrische sensoren en lab-on-a-chip) en gezondheidszorgsystemen (bijv. Capsules voor medicijnafgifte, biopsietools en chirurgische apparaten).