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我校纺织服装学院葛明桥教授团队在《自然·通讯》发表研究论文

发布日期:2019-11-08  来源:奥门永利402 编辑:奥门永利402 编辑:纺织服装学院   文/图:晋阳;审核:张菁

近日,我校纺织服装学院葛明桥团队在国际权威期刊Nature Communications上发表了题目为“Materials tactile logic via innervated soft thermochromic elastomers”的学术论文(Nature Communications, 2019, 10, 1, 4187, IF11.8)。传统的机器依靠刚性的、集中的电子元件来进行逻辑处理,这限制了机械的复杂性和可伸缩性。论文提出使用柔性材料本身作为决策者,为创造完全柔软的机械设备提供了可能性,为研究完全柔软且可以响应相互作用、周边环境的反馈回路嵌入式传感器提供了理论依据。

自然界充满了柔软的功能性材料,但是迄今为止,几乎没有一种人造材料可以实现类似眼睛(自适应光学)、皮肤(多模态感知和自愈)、神经网络和大脑(逻辑计算)这样完全是由软材料构建的传感器。自然界中也有许多完全软的生物,例如,头足类动物可以改变颜色,它们的神经系统能够对感觉输入并做出局部反应,而不需要大脑的集中处理。科学家们对利用柔性材料综合模拟这些传感功能很感兴趣。制造的材料能够应用在软机器人(用于人类辅助、修复和灾难响应)、人机界面、被动显示器、伪装适应性表面和电子皮肤等领域。

纺织服装学院葛明桥教授团队发现逻辑决策可以在材料层面完成,而不依赖半导体运算。受到章鱼手臂中分布式神经网络的启发,团队展示了一个完全柔软,可拉伸的有机硅复合材料(图1)。该有机硅复合体掺杂有热致变色颜料并可以受液态金属的支配,液态金属的变形能力使焦耳热发生几何变化加热,从而实现可调的热机械着色及感知触觉和应变(图2)。在更复杂的电路中,变形的液态金属可以重新分配电能到远端部分,以一种触觉“输入”转换成数字比色“输出”的方式来实现逻辑运算(图3)。

该论文第一作者是我校纺织服装学院晋阳助理研究员,通信作者为葛明桥教授和北卡罗来纳州立大学Michael D. Dickey教授。

原文链接:http://doi.org/10.1038/s41467-019-12161-1

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