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就像巴甫洛夫的狗一样 这种热塑性塑料正在学习一种新技巧

2019-12-06 17:08:37
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 芬兰的研究人员正在“训练”塑料片,使其在光线的控制下行走。该方法于12月4日发表在《物质》杂志上,这是一种合成执行器首次基于其过去的经验“学习”新的“技巧”而无需计算机编程的方法。

这些由热响应性液晶聚合物网络和染料涂层制成的塑料是可以将能量转换为机械运动的软致动器。最初,执行器仅响应热量,但是通过将光与热量相关联,它学会了响应光。作为响应,当人类卷曲其食指时,致动器类似地自身弯曲。通过周期性地照射致动器,其像尺worm一样以1毫米/秒的速度“行走”,大约与蜗牛的步伐相同。

坦佩雷大学的资深作者ArriPriimägi(@APriimagi)说:“我们的研究本质上是在问一个无生命的材料是否可以以一种非常简单的方式学习的问题。” “我的同事,阿尔托大学的Olli Ikkala教授提出了一个问题:材料可以学习,如果材料可以学习又意味着什么?我们随后联合进行了这项研究,制造出可以学习新技巧的机器人。” 该研究团队还包括坦佩雷大学的曾浩博士后和阿尔托大学的张航。

使光与热相关联的调节过程使表面上的染料扩散到整个执行器中,使其变成蓝色。这种现象增加了整体的光吸收,从而增强了光热效应并提高了执行器的温度。然后,它“学习”在辐照时弯曲。

Priimägi说:“我们所做的这项研究的灵感来自巴甫洛夫的狗实验。” 在实验中,一只狗因看到食物而流涎。然后,巴甫洛夫在给狗食之前敲响了铃铛。重复几次后,狗将食物与铃铛关联起来,并在听到铃铛后开始流涎。“如果考虑一下我们的系统,热量就相当于食物,而光就相当于帕夫洛夫实验中的钟声。”

普里马吉说:“许多人会说我们把这个比喻推得太远了。” “从某种意义上说,那些人是正确的,因为与生物系统相比,我们研究的材料非常简单且有限。但是在正确的情况下,这种比喻仍然成立。” 该团队的下一步是增加系统的复杂性和可控性级别,以便找到可以被生物系统使用的类比的极限。“我们的目标是提出问题,也许能让我们从新的角度审视无生命的材料。”

但是,除了步行之外,该系统还可以“识别”并响应与其染料涂层相对应的不同波长的光。这种特性使该材料成为可远程控制的可调软微型机器人,是生物医学应用的理想材料。

Priimägi说:“我认为那里有很多很酷的方面。这些远程控制的液晶网络的行为就像人造的小肌肉。” “我希望并相信,他们将来有许多方法可以使生物医学领域以及光子学等其他领域受益。”

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