響應(yīng)性材料具有自主感知和對各種外部刺激做出反應(yīng)的固有能力，展示了一定的物理智能。在眾多響應(yīng)性材料中，液晶聚合物（LCPs）以其顯著的可逆響應(yīng)形態(tài)變化特性以及在軟機(jī)器人領(lǐng)域中的潛力而脫穎而出。近期，香港中文大學(xué)馮偉、何奇洸助理教授和張立教授共同在Advanced Materials 期刊以 Embedded Physical Intelligence in Liquid Crystalline Polymer Actuators and Robots為題目全面概述了利用液晶聚合物（LCPs）開發(fā)具有物理智能的制動(dòng)器和機(jī)器人的最新進(jìn)展 （10.1002/adma.202312313）。該綜述圍繞刺激條件展開，根據(jù)基本的控制和刺激邏輯進(jìn)行分類，論述了三個(gè)主要類別：對變化刺激作出反應(yīng)的系統(tǒng)，受恒定刺激驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)以及具備學(xué)習(xí)和邏輯控制能力的系統(tǒng)。此外，文章還概述了這一充滿活力的領(lǐng)域未來需要解決的挑戰(zhàn)。
單調(diào)響應(yīng)：利用手動(dòng)改變的刺激來驅(qū)動(dòng)液晶聚合物（LCPs）進(jìn)入離散狀態(tài)的響應(yīng)性LCPs
圖：電、濕度、力響應(yīng)性液晶聚合物
第二種響應(yīng)：在外界刺激作用下系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)震蕩或振動(dòng)
圖：利用計(jì)算機(jī)輔助方法通過改變刺激來控制和驅(qū)動(dòng)液晶聚合物（LCPs）。
第三種驅(qū)動(dòng)方式：在恒定刺激作用下系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)/振蕩
圖：在熱場中持續(xù)振蕩的液晶聚合物動(dòng)器系統(tǒng)
此外，文章還回顧了基于液晶聚合物的交互式機(jī)器人集群的研究進(jìn)展。該綜述還闡述了最近基于液晶聚合物的自主學(xué)習(xí)和記憶的機(jī)器人系統(tǒng)。除了對環(huán)境刺激的物理適應(yīng)能力外，學(xué)習(xí)能力代表了智能的新維度。與依賴數(shù)字/虛擬算法的機(jī)器學(xué)習(xí)相比，物理學(xué)習(xí)的一個(gè)關(guān)鍵部分在于材料開發(fā)。關(guān)于機(jī)器人學(xué)習(xí)和邏輯控制的研究仍處于起步階段。設(shè)計(jì)這種系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是向系統(tǒng)中引入“記憶”。這種“記憶”可以通過化學(xué)反應(yīng)滯后（例如偶氮苯異構(gòu)化）、時(shí)間依賴性材料擴(kuò)散（例如溶劑或其他物質(zhì)），或聚合物鏈/網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓幋a到材料中。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202312313
作者簡介
馮偉，國家級(jí)青年人才，洪堡學(xué)者，本科和碩士畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，博士期間從Dirk J. Broer院士和Danqing Liu副教授，并于2020年博士畢業(yè)于荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)。他曾在北京大學(xué)楊槐教授和馬普智能系統(tǒng)研究所Metin Sitti教授團(tuán)隊(duì)從事博士后研究。目前，他是香港中文大學(xué)的香港研資局博士后，致力于研發(fā)基于響應(yīng)性聚合物（包括液晶聚合物）的智能設(shè)備。
何奇洸，香港中文大學(xué)（CUHK）機(jī)械與自動(dòng)化工程系助理教授。在2023年加入香港中文大學(xué)之前，何教授于2015年在清華大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位。他在加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）師從蔡勝強(qiáng)教授獲得碩士和博士學(xué)位。他曾在賓夕法尼亞大學(xué)作為博士后研究員，師從Jordan R. Raney教授。他目前的研究重點(diǎn)是軟體機(jī)器人、致動(dòng)材料和增材制造。
張立教授是香港中文大學(xué)（CUHK）機(jī)械與自動(dòng)化工程系的教授，同時(shí)也是CUHK外科系的客座教授。他是中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（SIAT）與香港中文大學(xué)聯(lián)合機(jī)器人與智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的港方主任。在2012年加入香港中文大學(xué)之前，他曾在Bradly Nelson教授的團(tuán)隊(duì)中擔(dān)任博士后研究員，后來在瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院蘇黎世分校（ETH Zurich）的機(jī)器人與智能系統(tǒng)研究所（IRIS）擔(dān)任高級(jí)科學(xué)家和講師。
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