日前，東南大學智能材料研究院、化學化工學院楊洪教授課題組在光控軟驅動器研究領域取得重要進展，開發(fā)了一種具有卓越跳躍性能的軟體機器人。研究成果于近日發(fā)表在國際頂級期刊《德國應用化學》上，并被選為VIP論文。

跳躍是動物的一種高效運動方式，能使其快速地移動、跨越障礙、躲避天敵。受自然界生物體的啟發(fā)，科學家們研發(fā)了大量的跳躍機器人。然而，目前已開發(fā)的軟跳躍機器人在跳躍高度、距離、速度、連續(xù)跳躍能力等方面存在眾多缺陷，因此，開發(fā)能夠連續(xù)跳躍的高性能軟機器人具有重要的科學意義。楊洪教授課題組受彈尾蟲（Springtail）跳躍方式的啟發(fā)，基于彈弓彈射原理，設計了一種具有荷包折（Three-leaf panel fold）結構的液晶彈性體基軟跳躍機器人。相比于前人發(fā)展的熱、光、氣、電、磁、溶劑驅動的跳躍機器人，該軟體機器人具有更為優(yōu)異的跳躍能力，其最大跳躍高度和跳躍距離分別達到了自身長度的87倍和65倍（相當于一個成人，一躍達到50層樓的高度），而且能夠在不同環(huán)境條件下實現(xiàn)連續(xù)跳躍。

當近紅外光照射該液晶彈性體基荷包折條帶的內折疊部分時，內折疊部分會展開，但是會被外折疊部分阻擋，形成儲能結構；當條帶外折疊部分無法阻止內折疊的展開時，條帶存儲的應變能瞬間得到釋放，從而實現(xiàn)跳躍運動。課題組通過有限元模擬分析了這種荷包折條帶的跳躍過程，與實驗結果一致：在近紅外光照下，荷包折條帶首先展開，形成彈指結構并存儲能量，接著由于重心發(fā)生變化，導致條帶發(fā)生翻轉，最后突然釋放儲存的能量并產(chǎn)生跳躍運動。課題組還進一步通過改變光強、荷包折條帶的尺寸以及折痕角度，實現(xiàn)了對軟跳躍機器人的跳躍性能和跳躍方向的調控，并演示了該液晶彈性體基軟跳躍機器人在復雜環(huán)境中（如臺階、粗糙表面）的連續(xù)跳躍。

該工作得到了國家自然科學基金和科技部重點研發(fā)計劃的資助，論文第一作者為化學化工學院博士研究生胡俊，通訊作者為楊洪教授，東南大學為唯一單位。