来自代尔夫特理工大学（TU Delft）的一组材料科学家一直在研究一个项目，该项目介绍了3D打印“远距离行动”超材料的有趣概念，有朝一日可用于可穿戴软机器人。

机械超材料是设计师材料的一个子类，其中小尺度的合成材料的几何形状被设计用于引入不寻常的属性和功能，例如形状记忆行为。

“这些超材料的显着特性是，它们只需一个驱动力即可创建非常复杂的驱动模式，”与大学生物力学工程系添加剂制造实验室合作的Amir Zadpoor教授解释道。 “这些材料制造起来也很容易，因为制造这些蜂窝结构所需要的是低成本的3D打印机和双组分弹性体。”

一种特定的局部驱动模式被编程进入软质多孔材料的设计中，以3D打印这些远距离超材料，这意味着单一的力可以产生必要的局部驱动。 根据另一位代尔夫特理工大学研究员Reza Hedayati博士的说法，本地驱动通常需要一个由外部控制的连接在一起的相互连接的执行器组成的网络，以创建激活模式。

“在我们的材料中，致动模式被编程为多孔结构的几何形状，”Hedayati博士说。 “因此不需要本地执行器及其相关的接线和控制器网络。 这使得这些执行器更便宜，更容易制造。”

该小组最近发表了一篇关于他们的工作的论文，题为“远距离超材料行动：通过远场全球力量实现分布式局部驱动”，APL Materials杂志; 合着者包括Hedayati博士，M.J. Mirzaali博士和L. Vergani以及米兰理工大学和Zadpoor博士。

摘要写道：“在这里，我们提出'行动 - 距离'超材料的概念，其中局部变形的特定模式被编入（蜂窝）材料的结构中。 然后，只需通过施加一个单一的全球和远场力，即可实现所需的局部致动模式。 我们提出了改变泊松比的拉胀和常规单元格的渐变设计，以此作为制作“行动距离”超材料的一种方式。 我们研究了五种渐变设计，包括线性，两种径向渐变，方格和条纹。 样品用间接添加剂制造，并在压缩，拉伸和剪切下进行测试。 用数字图像相关性测量的全场应变图证实了类似的远场应变下的局部致动的不同模式。 这些材料在柔软（可穿戴）机器人技术和外形方面具有潜在的应用。”

由于高度的灵活性以及为操作人员提供的安全性，软机器人已经引起了很多关注，特别是在3D打印领域。 但是，该领域的主要挑战之一是创建复杂的致动模式，以完成抓住微妙物体或帮助病人更容易移动等任务。 这就是为什么代尔夫特理工大学的“远距离行动”超材料非常重要 - 它们可以使制造这些执行器变得更容易，而且更便宜，更便宜。

Zadpoor说：“也许这项研究的一个更重要的方面是提出一个软驱动器的新设计范例。 “除了使用互联执行器网络外，您还可以使用几何图形，并将驱动模式编程到柔软材料的织物中。 这可能会带来很多其他的机会来使用几何体进行驱动。”

该团队展示了蜂窝（具有正泊松比）和蝴蝶结（负泊松比）图案的3D打印蜂窝结构的组合如何被用来制造具有这些复杂致动模式的软致动器。

“我们的几何设计的基本原理是逐渐改变整个细胞结构中的蜂巢和蝴蝶结细胞的数量，以创建特定的致动模式，”与Hedayati博士共享该论文的第一作者的Mirzaali博士解释说。 “这些细胞结构有时被称为渐变结构，因为这种渐变。”

这种逐渐变化可以设计成多种模式，例如条纹，径向，线性或类似于棋盘。取决于改变的类型，致动模式将会不同。

Hedayati博士说：“这些几何设计的另一个优点是，所产生的执行器重量轻，不会磨损，并且可以很容易地磨损。这可能成为可穿戴式软机器人的基础，例如可帮助行动不便的软外用衣。”

如果你想知道的话，这个名字的行动就是因为在执行器的一个很大的距离上施加一个单一的力量是激活它们的必要条件。