Ключевым моментом является гибридный материал, состоящий из жесткого металла и мягкой пористой резиновой пены, который сочетает в себе лучшие свойства обоих — жесткость, когда это необходимо, и эластичность, когда требуется изменение формы. Материал также имеет способность к самовосстановлению после урона.
«Это похоже на нас — у нас есть скелет, плюс мягкие мышцы и кожа», — сказал Шеперд. "К сожалению, этот скелет ограничивает нашу способность изменять форму — в отличие от осьминога, у которого нет скелета."
Идея сочетает в себе жесткость и несущую способность человека со способностью резко менять форму, как осьминог.
«Вот в чем суть этой идеи: иметь скелет, когда он нужен, растопить его, когда нет, а затем реформировать», — сказал Шеперд.
Этот гибридный материал сочетает в себе мягкий сплав, называемый металлом Филда, с пористой силиконовой пеной. В дополнение к его низкой температуре плавления 144 градуса по Фаренгейту был выбран металл Филда, потому что, в отличие от аналогичных сплавов, он не содержит свинца.
«В целом, мы хотим, чтобы изделия, которые мы производим в этой лаборатории, были биосовместимы», — сказала Илзе Ван Меербик, аспирантка в области машиностроения и соавтор статьи.
Пену эластомера окунают в расплавленный металл, затем помещают в вакуум, чтобы воздух из порах пены был удален и заменен сплавом. Пена имела размер пор около 2 миллиметров; которые можно настроить для создания более жесткого или более гибкого материала.
При испытании на прочность и эластичность материал показал способность деформироваться при нагревании выше 144 градусов, восстанавливать жесткость при охлаждении, а затем возвращаться к своей первоначальной форме и прочности при повторном нагревании.
«Иногда вы хотите, чтобы робот или любая машина была жесткой», — сказал Шеперд, чья группа недавно опубликовала статью об электролюминесцентной коже, которая также может применяться в мягкой робототехнике.
"Но если сделать их жесткими, они не смогут хорошо изменить свою форму. И дать мягкому роботу обе возможности: иметь возможность трансформировать свою структуру, а также быть жестким и выдерживать нагрузку — вот что делает этот материал."
Работа его группы была опубликована в Advanced Materials и станет обложкой в следующем выпуске печатного издания журнала.
Работа поддержана U.S.
Управление научных исследований ВВС США, Национальный научный фонд и Альфред П. Фонд Слоуна.