A bionic mimosa soft robot based on a multi-responsive PNIPAM-PEGDA hydrogel composition

聚乙二醇 固化(化学) 机器人 肿胀 的 纳米技术 软机器人 材料科学 计算机科学 自愈水凝胶 生物系统 复合材料 化学工程 高分子化学 人工智能 工程类 生物
作者
Wenguang Yang,Xiaowen Wang,Xiangyu Teng,Zezheng Qiao,Haibo Yu,Zheng Yuan
出处
期刊:Biomicrofluidics [American Institute of Physics]
卷期号:18 (3)
标识
DOI:10.1063/5.0203482
摘要

Deformation plays a vital role in the survival of natural organisms. One example is that plants deform themselves to face the sun for sufficient sunlight exposure, which allows them to produce nutrients through photosynthesis. Drawing inspiration from nature, researchers have been exploring the development of 3D deformable materials. However, the traditional approach to manufacturing deformable hydrogels relies on complex technology, which limits their potential applications. In this study, we simulate the stress variations observed in the plant tissue to create a 3D structure from a 2D material. Using UV curing technology, we create a single-layer poly(N-isopropylacrylamide) hydrogel sheet with microchannels that exhibit distinct swelling rates when subjected to stimulation. After a two-step curing process, we produce a poly(N-isopropylacrylamide)-polyethylene glycol diacrylatedouble-layer structure that can be manipulated to change its shape by controlling the light and solvent content. Based on the double-layer structure, we fabricate a dual-response driven bionic mimosa robot that can perform a variety of functions. This soft robot can not only reversibly change its shape but also maintain a specific shape without continuous stimulation. Its capacity for reversible deformation, resulting from internal stress, presents promising application prospects in the biomedical and soft robotics domain. This study delivers an insightful framework for the development of programmable soft materials.

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