Advances and Challenges of Hydrogel Materials for Robotic and Sensing Applications

机器人 仿生学 自愈水凝胶 纳米技术 软机器人 利用 软质材料 材料科学 透视图(图形) 计算机科学 人工智能 高分子化学 计算机安全
作者
Yi Ouyang,Gaoshan Huang,Jizhai Cui,Hong Yu Zhu,Guanghui Yan,Yongfeng Mei
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:34 (21): 9307-9328 被引量:77
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.2c01960
摘要

Hydrogels are soft materials composed of a three-dimensional (3D) hydrophilic polymer network filled with a large amount of water. Different from rigid machines, hydrogel-based robots are encoded with energy conversion mechanisms that allow sensing, adaption, transformation, and response in complex environments. In this perspective, we discuss the advances and challenges of hydrogel materials for soft robotic and sensing applications. In the first part, we introduce stimuli-responsive hydrogel sensors that can receive external energy inputs from different stimuli and translate them into in the geometrical, optical, electrical, and biological output signals. Then, we comprehensively discuss the recent development of hydrogel robot systems that exploit the responsive properties to achieve diverse locomotion models and functions. On the basis of the distinct driving force and locomotion mechanisms, we categorize hydrogel robots into two main kinds: one is the active robot that deforms by stimuli-responsive swelling of soft hydrogels, and the other is the passive motor that is propelled by reactive matters. We compare the advantages and challenges of each strategy and show how to transform biomimetic principles into technological capabilities through material and structural designs. We finally provide a critical perspective on the key challenges in the integration of functionality in hydrogel robotic systems and reasonable directions to push hydrogel robots toward diverse applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
YUEYUEHENCHEN完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
田様的应助被dm11采纳,获得10
1秒前
echo发布了新的文献求助80
3秒前
朴实凌旋发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
Sove发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
寻月完成签到,获得积分10
4秒前
张张发布了新的文献求助10
4秒前
lu完成签到 ,获得积分10
5秒前
柒月小鱼完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
8秒前
顾矜的应助被王哈哈采纳,获得10
9秒前
YANG完成签到,获得积分10
9秒前
丘比特的应助被嘻嘻采纳,获得10
9秒前
10秒前
娜比小新发布了新的文献求助10
10秒前
陈陈陈完成签到,获得积分10
10秒前
whelixy发布了新的文献求助10
10秒前
王乾宇完成签到 ,获得积分10
10秒前
宗笑晴发布了新的文献求助10
11秒前
丘比特的应助被藜杖叩门采纳,获得10
11秒前
一二发布了新的文献求助10
12秒前
小王完成签到,获得积分10
13秒前
初景的应助被心灵美雅霜采纳,获得20
13秒前
小王完成签到,获得积分10
14秒前
hongwei0362完成签到,获得积分10
14秒前
凌尘完成签到 ,获得积分10
14秒前
王杰完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
Sove完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
李爱国的应助被yi采纳,获得10
17秒前
18秒前
宗笑晴完成签到,获得积分10
19秒前
自信谷冬完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8143360
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9542847
关于积分的说明 21653935
捐赠科研通 7728606
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3422020
关于科研通互助平台的介绍 2547337
邀请新用户注册赠送积分活动 2464829