近日，医学与生物信息工程学院崔笑宇、田野团队在自感知柔性电子研究中取得重要进展，研究成果以Bioinspired Multifunctional Self-Sensing Actuated Gradient Hydrogel for Soft-Hard Robot Remote Interaction为题发表在Nano-Micro Letters上。论文的第一作者为博士研究生刘赫，通讯作者为崔笑宇副教授和田野副教授。
大自然为软体机器人的开发提供了丰富的灵感，如今，受生物启发的软体机器人不仅能实现柔性变形，还具有自我感知能力。然而，这些系统往往涉及复杂的集成过程，而且缺乏与其他机器人系统的远程交互能力。
自感知驱动梯度水凝胶的合成、性能和应用示意图
该研究提出了一种简单而有效的亲水性差异方法，制备了一种受生物启发的多功能自感知驱动梯度水凝胶，它具有超快速致动和高灵敏度传感的能力，进而实现了软硬机器人之间的远程交互。梯度网络结构的形成是通过引入MoO2纳米片快速沉淀进而在水凝胶两侧产生了聚合物链的亲水性差异。这种独特的方法赋予水凝胶超快的热响应致动（21°/s）和良好的光热效率（3.7 °C /s, 808 nm NIR）。同时，利用与Ca2+的局部交联赋予水凝胶可编程驱动和信息显示能力。此外，该水凝胶还表现出高传感灵敏度（在600%的宽应变范围内应变系数为3.94）、快速响应时间（140 ms）和循环稳定性。
利用这些优异特性，将水凝胶融入软机器人（软抓手、人工虹膜和仿生水母）和可穿戴电子设备中（精确检测人体运动和生理信号）。通过结合物联网技术，量化了自感知水凝胶致动器的实时电阻和驱动角度关系，并构建了近红外刺激-自感知水凝胶致动器-蓝牙交互机械手的远程控制系统，实现了软硬机器人之间的远程交互。本研究提出的多功能自感知驱动梯度水凝胶为先进体感材料、自反馈智能软机器人和人机交互柔性电子提供了新的见解。
论文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-023-01287-z
