水下機器人新突破：光碟機動人工肌肉效能超越生物肌肉

韓國研究團隊成功開發出可在水下自由運作的光碟機動人工肌肉，為新一代軟體機器人技術開創嶄新可能。這項突破性研究由韓國化學技術研究院金賢博士、釜山大學李河範教授及德州農工大學泰勒·H·韋爾教授共同合作，採用偶氮苯功能化半結晶液晶彈性體（AC-LCEs）作為材料基礎，研究成果已發表於《Small》期刊。

傳統軟體機器人致動器多依賴電力、熱能或氣液壓系統驅動，但這些技術在水下環境面臨重大挑戰。複雜的電池、馬達、線路與泵浦等元件容易因接觸水體而故障。雖然光熱材料曾被提出作為解決方案，但水下冷卻效應仍嚴重限制其形變能力。現有光化學致動器也僅能實現簡單彎曲動作，因分子層級結構變化僅發生於材料表面。

研究團隊透過改良材料剛度與控制結構，成功突破這些限制。他們將偶氮苯分子嵌入特殊設計的液晶彈性體中，創造出能在紫外光照射時收縮、可見光照射時擴張的智慧材料。與多數熱驅動系統不同，這些材料在光源關閉後仍能暫時保持變形狀態，實現類似門閂的鎖定機制，可進行序列化與空間化的運動控制。

研究人員將AC-LCEs製成線性與環狀彈簧結構，並整合至水下機器人原型。測試顯示，這些致動器的形變應變較傳統偶氮苯致動器提升三倍以上，作功能力更是哺乳動物肌肉的兩倍。更特別的是，透過控制螺旋彈簧的旋向性（同手性與異手性），可逆轉設計致動方向。

實際應用展示中，研究團隊成功開發出完全無線的水下軟體機器人，能進行物體抓取、釋放及管道爬行等動作，全程無需電池、線路或泵浦支援。這些系統在超過100次光迴圈測試中均保持穩定效能。團隊目標在2030年前實現技術商業化，目前正持續研究材料擴充套件性與系統整合議題。學者指出，此項創新為開發適用於多元環境的無線智慧致動系統邁出重要一步。

[end]