可卷曲的“机器人犰狳”防护结构 ^{CEFR B2}

北卡罗来纳州立大学的研究人员提出了一种受犰狳启发的可逆形变防护结构，称为形态互锁防护模块（MIPM），用于在平常保持柔性并在受撞击或触碰时自动卷起以保护电子设备或其他载荷。这种设计特别适合保护软体机器人和柔性电子等易损系统。

MIPM大体分为三层：外层为由分段、弯曲鳞片构成的外骨骼；中间的“感测与驱动”层集成了多种功能元件；内骨骼则由加厚纸张折成的脊状结构支持一排刚性聚合物的分段鳞片。

• 中间层的主要部分包括：遇热收缩的液晶弹性体（LCE）；嵌有银纳米线的弹性高分子应变传感器；遇热膨胀的Kapton胶带层；以及作为加热元件的导电织物薄层。

工作原理是：应变传感器监测到应变增大后向控制单元发信号，控制单元给加热层供电，随之LCE收缩、Kapton膨胀，整体形状弯曲使外骨骼朝外，MIPM因此卷成保护性的圆环。在这个过程中，内骨骼的分段鳞片相互咬合形成内部骨架，从而提高结构的刚性和强度。

概念验证试验显示传感层能成功触发防护壳的转换，增加分段鳞片数量可以提高内部刚性。研究者Yong Zhu指出，分段化与结构轻量化之间存在权衡，并举例称10个分段鳞片能承受大约10牛顿的力。相关论文发表在Science Advances，工作得到美国国家科学基金会和美国国防部资助，信息来源为North Carolina State University。