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2019-12-20讓金屬可以摺！摺疊機器人進化更輕更方便
456 期
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【本刊訊】為了製造兼具伸縮、變形與柔軟特性的機器人，科學家不斷開發各種材料以達到需求。一般而言，常見的金屬材料較硬，因此不太適合作為摺疊機器人（origami robot）的材料。但新加坡大學 （National University of Singapore）的團隊發表於《科學機器人》（Science Robotics） 研究，開發出一款金屬材料，不只質量輕盈，同時也具伸縮彈性，適合作為機器手臂、義肢或是特殊救災等裝置。
以往製造摺疊機器人（origami robot） 時，大部分都是採用紙類、塑膠或橡膠等材料。雖然上述的各種材料重量較輕，卻也必須外加感測裝置及電子設備，造成機器的體積與重量增加。而研究團隊研發出的金屬材料，則可兼具輕盈與小體積的優點。製作過程利用紙張進行摺紙塑形，塑形後將紙張浸入氧化石墨（graphene oxide）溶液中，後續於材料上滴入如鉑（platinum）等金屬離子溶液，再以氬 （argon）氣燃燒加熱至800℃，並置於 500℃的空氣環境中，最後浸泡於彈性體 （elastomer）溶液內固定材料形狀，形成厚度僅0.09毫米（mm）的金屬材料。
研究人員表示，材料具有許多優點。第一，材料的重量僅為同體積紙張的三分之一，甚至比目前常用的機械材料的重量較低；第二，具備良好的導電率；第三，具有防火耐高溫的特性；第四，通電後可產生熱能，即使嚴寒的環境之下，裝置也不會因溫度過低而故障；第五，可無線遠端操作。上述的優點使該材料可作為各種應用，例如做為機械手臂或義肢，因材料本身的的重量較輕，對使用者的負擔較小；而良好的導電特性、無線遠端操控功能、防火及自身產生熱能的特性，即使作為極端環境的使用裝置，或是各種災害現場的搶救設備，都不會因為環境的變化而故障。另外，使用該材料製作的機械骨架本身具備感應及通訊功能，因此不須再外加其他的感測等電子設備，此特性也大大增加該材料的應用端。
後續研究團隊將持續改進此材料，藉此新增更多的功能。目前團隊正積極研發將電化學活性材料（electrochemically active materials）融入該材料之中，將使材料本身即是電池，並製造出可自行供電的儀器設備；另外團隊也在嘗試利用其他的金屬材料，以降低製作成本。
新聞來源 Haitao Yang et al., Multifunctional metallic backbones for origami robotics with strain sensing and wireless communication capabilities, Science Robotics, 2019.