Ungebundene recycelbare röhrenförmige Aktuatoren mit vielseitiger Fortbewegung für weiche Kontinuum-Roboter

Stimuli-responsive Materialien bieten eine herausragende Grundlage für den Bau von kabellosen kompakten weichen Robotern, die Sensorik und Aktuation ohne eine verbundene Stromversorgung kombinieren können. In der Vergangenheit mussten röhrenförmige weiche Roboter aus mehreren Komponenten mit verschiedenen internen Kanälen oder komplexen Hohlräumen bestehen, die zusammengebaut wurden. Außerdem stellen robuste Verarbeitung, komplexe Fortbewegung, einfache Struktur und einfache Recycelbarkeit große Herausforderungen in diesem Bereich dar. Hier wird gezeigt, dass diese Herausforderungen mit flüssigkristallinen Elastomeren mit Allyl-Sulfid-Funktionalgruppen angegangen werden können. Die lichtgesteuerte Austauschreaktion zwischen Allyl-Sulfid-Gruppen ermöglicht die flexible Verarbeitung von röhrenförmigen weichen Robotern/Aktuatoren, die keine unterstützenden Materialien benötigt. Die hier demonstrierte komplexe Fortbewegung umfasst reversibles gleichzeitiges Biegen und Dehnen; reversible Durchmessererweiterung; und omnidirektionales Biegen über die Fernsteuerung mit Infrarotlicht. Verschiedene Aktuationsmodi können in dasselbe Rohr programmiert werden, ohne dass die routinemäßige Montage mehrerer Rohre wie in der Vergangenheit erforderlich ist. Darüber hinaus ermöglicht die Austauschreaktion auch die wiederholte Nutzung desselben einzelnen Rohrs, um verschiedene Funktionen auszuführen, indem es gelöscht und umprogrammiert wird.