深圳先進(jìn)院等發(fā)表仿生智能驅(qū)動(dòng)器研究進(jìn)展綜述
近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所納米調(diào)控與生物力學(xué)研究中心杜學(xué)敏研究團(tuán)隊(duì)與香港中文大學(xué)張立副教授合作在Wiley旗下期刊Advanced Intelligent Systems上發(fā)表仿生智能驅(qū)動(dòng)器研究進(jìn)展綜述Intelligent polymer-based bioinspired actuators: from monofunction to multifunction。該綜述總結(jié)了面向復(fù)雜變化環(huán)境應(yīng)用需求的仿生智能驅(qū)動(dòng)器近年來(lái)的快速發(fā)展，詳細(xì)介紹了從單功能到多功能演化的仿生智能驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)構(gòu)建策略及其在生物醫(yī)學(xué)和機(jī)器人等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，并對(duì)仿生智能驅(qū)動(dòng)器的現(xiàn)存挑戰(zhàn)和未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了總結(jié)和展望（Advanced Intelligent Systems, 2020, DOI: 10.1002/aisy.202000138）。杜學(xué)敏研究團(tuán)隊(duì)成員崔歡慶助理研究員與趙啟龍副研究員為共同第一作者，杜學(xué)敏研究員為通訊作者。
為適應(yīng)復(fù)雜變化的自然環(huán)境，自然界中生物演化出了多樣的驅(qū)動(dòng)行為，如動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)其身形、顏色和位置，大大提升了生物的生存能力。受益于自然界生物驅(qū)動(dòng)行為的啟發(fā)以及刺激響應(yīng)性高分子材料的快速發(fā)展，近年來(lái)仿生驅(qū)動(dòng)器得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并呈現(xiàn)從單一變形驅(qū)動(dòng)功能到集成感知、報(bào)告、運(yùn)動(dòng)等多功能演化的趨勢(shì)，由此賦予仿生驅(qū)動(dòng)器適應(yīng)環(huán)境變化反饋調(diào)控以及自主執(zhí)行任務(wù)的“智能”屬性，極大拓展了仿生驅(qū)動(dòng)器的能力界限和應(yīng)用場(chǎng)景。
在前期研究工作中，杜學(xué)敏研究團(tuán)隊(duì)在仿生智能驅(qū)動(dòng)器的形變調(diào)控策略和機(jī)制（Adv. Mater. 2017, 29, 1702231; Research, 2019, 2019, 6398296; J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 24748）、多功能仿生智能驅(qū)動(dòng)器構(gòu)建（Adv. Funct. Mater., 2020, 1909202; Matter, 2019, 1, 626; Materials Horizons, 2020, 7, 1341）及在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用（Natl. Sci. Rev., 2020, 7, 629; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1801027; Adv. Mater. Technol., 2019, 4, 1900566; Adv. Mater. Technol., 2017, 2, 1700120；Microsystems & Nanoengineering, 2020, 6, 58）等方面取得了重要進(jìn)展。
本綜述圍繞以上研究以及該領(lǐng)域代表性工作，對(duì)從單功能到多功能演化的仿生智能驅(qū)動(dòng)器近年來(lái)的快速發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)；與此同時(shí)，還對(duì)目前仿生智能驅(qū)動(dòng)器在環(huán)境響應(yīng)速度、靈敏度、精確度以及多功能精準(zhǔn)調(diào)控等方面存在的挑戰(zhàn)進(jìn)行了討論，并就未來(lái)構(gòu)建具有“感知-分析-驅(qū)動(dòng)”更高智能的仿生驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了展望。
該系列研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、廣東省、深圳市等科技項(xiàng)目資助。
圖 1 仿生智能驅(qū)動(dòng)器：從單功能到多功能的演化
