西工大突破极寒技术：抗冻机器人零下50℃稳定作业
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8月14日消息，西北工业大学空天结构技术重点实验室近日传来喜讯。由张卫红院士领衔的科研团队与香港城市大学吕坚院士、香港理工大学王钻开教授开展深度合作，在软体机器人研发领域取得突破性进展。研究团队成功研制出基于新型电活性聚合材料的智能机器人，该成果特别适用于复杂结构环境与极端低温条件下的作业需求。相关论文以《Vinyl Acetate-Enhanced Polyvinyl Chloride Gel with High Electroadhesion and Self-Heating-Tunability for Soft Robots in Freezing Environments》为题，已在国际权威期刊《Advanced Science》在线发表。
电活性聚合物作为一类智能材料，能在电场作用下产生显著形变，广泛应用于人工肌肉和软体机器人等前沿领域。随着应用场景的不断拓展，传统电活性聚合物单一的功能特性已难以满足复杂环境下的需求。如何开发具备多重响应能力的智能材料，实现功能模块的高度集成，成为了当前软体机器人研究亟待攻克的技术难题。
研究团队创新性地开发出一种聚氯乙烯基电活性聚合物新品。通过引入乙酸乙烯酯的创新工艺，有效解决了传统材料中塑化剂迁移导致的发热与电击穿问题。经测试，新材料较现有产品表现出显著优势：发热量降低50%以上，使用寿命延长15倍，输出力提升175%，电吸附性能增强215%。特别令人瞩目的是，该材料只需2V/μm的低电场即可实现30kPa的强大吸附力，性能远超传统静电吸附结构。研究人员还开发出多种电压调控方案，可根据需要精准控制材料的自加热功能。
基于这一创新材料，团队成功研制出新一代微型软体机器人系统。该机器人具有三大显著特征：超低驱动电压(仅需72.5V)、快速运动响应、出色的模块化组装能力。通过集成电吸附结构，机器人集群能在毫米级精度下实现快速连接与分离，在狭小空间内完成自主重构与协同作业，展现出优异的群体智能与协作性能。
在极寒环境测试中，该机器人系统表现出卓越的环境适应性。实验显示，即便在-50°C的极端低温条件下，机器人仍能稳定运行，成功完成自主加热、设备巡检及冰层融化等任务。这使其在航空发动机检测、狭缝勘探以及极地作业等场景中展现出突出优势。这项突破性研究不仅为极端环境下的智能机器人研发开辟了新途径，也为电子设备、仿生系统及智能制造等领域提供了材料创新的新思路。
本项研究由西北工业大学张军诗教授、刘磊副教授、朱继宏教授与香港城市大学吕坚院士共同指导完成，西北工业大学博士研究生韦畅为论文第一作者。研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及中央高校基本科研业务费等项目的大力支持。
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