瑞典利用3D打印机开发用于机器人的微型执行器

　　瑞典林雪平大学的一个研究小组通过使用定制的基于挤压的3D打印机，开发了一套用于微型机器人的微致动器。这些致动器包含一种电活性聚合物，该聚合物在电荷存在时会改变形状，这使它们在3D打印后具有4D能力。

　　虽然4D打印的软机器人通常仅限于灰度或百万分之一，但特别开发的技术允许研究人员将其执行机制缩小到微米级，厚度约为20微米。他们声称他们的定制机具有多功能和可扩展性，并期望通过从未见过的复杂微型机器人“拓宽软机器人技术的范围”。

　　电活性聚合物技术

　　电活性聚合物(EAP)技术是许多软机器人设备背后的驱动力。它描述了一种材料，当它受到电荷时可以被激活或启动。在软机器人中，这相当于肌肉收缩(通常看起来像肌肉收缩)。

　　根据研究人员的说法，试图减小EAP致动器的尺寸经常会遇到挑战。光刻等微加工技术可以实现较低的驱动电位和较高的功率重量比，但往往涉及复杂的加工。这使得它们很难与当前的市场和技术相结合。

　　此时，快速原型制造提供了很多好处，能源成本可以大大降低，废物产生可以减少十倍。最后，该团队认为，这可能会使EAP设备更便宜，在更广泛的应用中更可行。

　　4D印刷微驱动器

　　研究的第一阶段是制造打印机。该机器基于三轴可编程数控平台，配有高精度液体分配系统。连接到分配系统的是5mL锁定注射器，以便通过平台的横向移动来控制挤出速度。该小组使用商业上可获得的载玻片作为建筑板。

　　他们首先在玻璃片上放一层薄薄的金，只有40纳米厚，形成导电层。然后，研究人员使用注射器将单层紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯凝胶分散到导电层上。凝胶将继续形成微致动器的“主体和臂”。一旦凝胶在紫外光下完全固化，该团队将在金片的另一面沉积一层聚吡咯(EAP)。

　　该团队设法多次重复这一过程，打印出长度从5000微米到1000微米的微致动器。他们开发的最薄的微致动器只有20微米厚。研究人员发现，他们可以驱动电势低至1V的设备，而其他3D打印方法的电势一般在1kV以上。科学家认为，他们的工作显示了通过3D打印技术开发的低成本微型机器人小型化的巨大潜力。

　　更多研究细节可以在题为“用于软微型机器人的3D打印微型致动器”的论文中找到。本文由Manav Tyagi、Geoffrey M. Spinks和Edwin W.H. Jager撰写。