机电师生在国际顶级学术期刊Chemical Engineering Journal发表最新科研成果

近日，我校机电工程学院“智能传感与集成化检测系统”团队在国际顶级学术期刊Chemical Engineering Journal（IF=16.744）上发表了题为“Inchworm-Inspired Soft Robot with Magnetic Driving Based on NdFeB, EGaIn and PDMS (PEN) Combination”（DOI:10.1016/j.cej.2023.142994）的研究论文。团队负责人关炎芳、2020级硕士研究生刘彦胜为共同第一作者，吴兰为共同通讯作者，河南工业大学为论文第一署名和通讯作者单位。

部分成果内容

针对软体机器人应用中存在的柔韧性差、力学性能不高、可靠性低等问题，本论文以柔韧性好、流动性强、化学性质稳定和可拉伸的共晶稼铟（Eutectic gallium indium，EGaIn）液态金属作为功能材料，通过填充超强磁性和高导热性的钕铁硼纳米颗粒（Neodymium iron boron，NdFeB），并与具有良好生物相容性的聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）相融合，制备出具有抗撕裂能强、弹性模量低、溶胀度小的仿尺蠖软体机器人。实验表明，液态金属共晶镓铟和钕铁硼的加入，降低复合材料的热膨胀系数，提高其热稳定性和耐酸碱腐蚀性。

搭建软体机器人磁控实验平台，建立仿尺蠖运动模型，改变磁场方向和大小，以控制尺蠖软体机器人的多自由度形变，通过抗疲劳性能测试以及软体机器人单腿和双腿运动轨迹分析，实现复杂多样化的应用场景。结果表明，EGaIn的添加增强了NdFeB的磁响应度、磁操控性和磁积能，同时提高了仿尺蠖软体机器人的运动速度（48.3mm/s），可靠性和寿命，展现了良好的磁控灵敏度和运动稳定性，为软体机器人发展提供新的思路和方向，有望在军事探测、智能粮仓和生物给药等领域带来新的发展机遇，拓宽软体机器人的应用范围。

机电工程学院高度注重科研团队建设，大力支持教师开展有组织的科研工作。智能传感与集成化检测科研团队致力于智能传感与集成化检测装备、柔性电子与可穿戴设备、生医工程等交叉领域研究，先后获得国家自然科学基金、河南省科技攻关、郑州市科技协同专项等多项课题支持，取得系列研究成果，在国际知名期刊Lab on a Chip、Microsystems & Nanoengineering、Composite Structures、Langmuir、ACS Omega、Biomedical microdevices、Sensors and Actuators A Physical、Micromachines等期刊发表高水平论文20余篇。