文章背景
软机器人具有结构简单、高自由度、连续变形、环境适应性等诸多优点，在人机交互、野外勘探、微创外科手术等特殊领域上有着重要的研究价值。而液晶弹性体作为一种重要的智能软材料，由于其大而可逆的驱动应变和可编程的驱动模式，常被用于软驱动器和软体机器人的开发。
文章概述
基于上述背景，北京航空航天大学材料科学与工程学院杨继萍/王志坚教授课题组使用液态金属-液晶弹性体复合材料通过直接墨水3D打印法制备得到了一种软驱动器，并构建了具有翻滚和爬行两种运动模式的软体机器人。
液晶弹性体墨水由液晶单体(RM257)和二硫醇(EDDET)合成，而液态金属墨水由镓铟合金(EGaIn)和海藻酸钠水溶液制备而成，再通过逐层打印制备得到软驱动器(图1)。并探究了不同打印参数对复合材料性能的影响，以确定最合适的打印参数(图2)。
图1 液态金属-液晶弹性体驱动器的制备
图2 不同打印参数对液晶弹性体驱动应变的影响
在施加恒定电压时，液态金属层产生焦耳热使驱动器温度升高，从而导致可逆的弯曲形变。进一步探究了不同输入电压下驱动器的驱动性能，通过改变输入电压，可以调节驱动器的弯曲角度(图3)和驱动速度等(图4)。
图3 输入电压对驱动器弯曲角度的影响
图4 输入电压对驱动器弯曲角度的影响
基于此液态金属-液晶弹性体驱动器，设计并构建了一种具有爬行和翻滚两种运动模式的软体机器人，通过简单调节输入电压的大小，就可以改变其运动模式。并分别研究了软机器人在爬行(图5)和翻滚(图6)两种模式中的运动过程。
图5 软体机器人的爬行过程
图6 软体机器人的翻滚过程
本文为“Smart Elastomers and Actuators”专题特约稿件，该工作即将以研究论文形式在Chinese Journal of Polymer Science印刷出版。袁凌昕硕士研究生是该论文的第一作者，杨继萍教授和王志坚教授为共同通讯作者。
原文信息：
Soft crawling and flipping robots based on liquid metal-liquid crystal elastomer compositesYuan, L. X.; Liu, C. Y.; Yang, J. P.; Wang, Z. J.Chinese J. Polym. Sci., 2025, 43, 588-596.
DOI: 10.1007/s10118-025-3276-z
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