Material‐Level Integration of Magnetic Actuation and Triboelectric Sensing for Adaptive Soft Robotic Platforms

摩擦电效应 材料科学 纳米发生器 智能材料 软机器人 执行机构 纳米技术 电压 计算机科学 磁场 压电 电气工程 工程类 人工智能 复合材料 物理 量子力学
作者
Jung-Hyo Kim,Jin Pyo Lee,Yeonwoo Jang,Jun‐Ho Jeong,Youn‐Kyoung Baek,Jiyun Kim
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e12553-e12553
标识
DOI:10.1002/adma.202512553
摘要

Abstract The seamless integration of actuation and sensing within materials is essential for developing compact, autonomous, and adaptive robotic systems. However, existing approaches often rely on modular assemblies or multilayer structures, leading to increased bulk, fabrication complexity, and limited integration density. Herein, a magnetically augmented structural platform is introduced for triboelectric‐nanogenerator sensing and actuation (MASTA) that combines magnetic‐field‐induced actuation with enhanced triboelectric tactile sensing through physically distinct mechanisms. It employs a high concentration of neodymium‐based magnetic particles embedded in an elastomer matrix, which enhances the triboelectric output through increased dielectric constant, magnetoelectric coupling, and magnetizing currents while enabling programmable magnetic actuation. The experimental results demonstrate significant improvements in the triboelectric performance, achieving a 325% voltage increase compared with pristine systems, while exhibiting substantial magnetic actuation capability. Three soft robotic applications validate the multifunctionality of MASTA: shape morphing with self‐sensing of motion and ground contact, reconfigurable locomotion and surface adaptation through a kirigami‐based auxetic design under distributed magnetic fields, and origami‐inspired environmental interactions through droplet‐triggered transformations. Overall, MASTA is a versatile, self‐sensing, and magnetically programmable platform that advances the design of intelligent soft robotic materials, enabling real‐time perception, adaptive behavior, and integrated multifunctionality without the need for additional actuation or sensing components.
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