液态金属柔性执行器的制造优化方案

柔性执行器种类繁多。根据依据原理的不同，可分为仿生式（医学领域常见）与多自由度式（工业领域常见）。根据驱动方式的不同，柔性执行器可分为气动式、液动式、温控式、化学驱动式及电磁驱动式等多种方式。不同种类的执行器制造方法也大有不同。下面就液态金属在柔性执行器制造方面可能的用途进行探讨。

驱动方式分类

气动式主要包括液态金属稳定产氢作为气体源，供应气体以实现执行器的各项动作；液态金属液滴作为执行器内腔的阀门，调控气路的开关调节充气状态，控制运动；多孔液态金属材料作为气体吸附材料，通过对气体释放的控制，实现密闭腔内的压力调节，实现变形运动等；液态金属作为夹层填充材料，在外封装出现破损的时候可流出并相变，填补破损处，实现自修复功能；液态金属作为涂层材料，可增强执行器的刚度，增加其抓握能力等；液态金属作为黏附材料，涂抹在执行器末端，利用液态金属高内聚力或相变性质增强对作用对象的作用力；液态金属传感器作为压力感知部件，实时提供反馈，实现智能调节。

液动式主要包括基于液态金属的液压装置，提供更大的力；液态金属填充其中作为驱动液体，为部件提供更大的支持力；液态金属与另一种密度相对较低的液体共同组成双流体驱动系统，实现刚度可控驱动；多孔液态金属作为孔隙材料，调节流过其中的液体速度及压力，起到调控作用；液态金属作为导热材料附着于外封装上，可以增强导热性，实现对流经其中的液体的温度调节；制作具有非牛顿流体性质的液态金属—纳米颗粒混合物，作为驱动材料，也可以起到刚度调节的作用；将变色液态金属作为封装材料，可以根据颜色的变化来判断此时腔内液体的压力与形变情况。

温度控制式主要包括液态金属作为内填充液体，可通过相变进行执行构件的刚柔切换；液态金属作为夹层材料，可以通过相变进行执行器的刚度调节；将不同熔点的液态金属混合作为内填充液体，实现随温度变化的刚度变化；将液态金属与其他种类金属组合，利用热膨胀系数的不同实现驱动；多孔液态金属作为填充材料，可通过调节其固化程度来进行执行器的刚度调控；将高熔点的液态金属作为涂层材料附着于封装材料外，利用其相变性质辅助增强整个执行器的力学性质；将液态金属作为保险丝，避免温度过高造成危险；利用液态金属良好的导热性质，将其作为涂层以吸收热辐射，提高温度调控效率；利用液态金属的热膨胀性质制作温度传感器，可以实现实时温度反馈。(www.xing528.com)

化学反应式主要包括将镁等活泼金属颗粒与液态金属相混合，待需要时令其与酸等相接触，瞬间产生的大量气体可起到驱动作用，液态金属的存在使双液体混合更加便捷，并可以对反应起到一定的缓冲作用；制作液态技术基催化剂，催化反应的发生；多孔液态金属作为储存材料，将固体颗粒储存于孔隙之中，待使用时使液体流过多孔液态金属，反应从而起到驱动作用；使用掺杂多孔液态金属原材料颗粒的外封装材料，通过加热等触发其膨胀行为，实现对执行器的驱动；使用液态金属液滴作为阀门，实现反应物的隔离；使用液态金属—铝—氢氧化钠小马达对柔性执行器进行驱动；将液态金属作为反应缓冲材料，避免反应过于剧烈引发不安全因素。

电磁驱动式主要包括使用磁性液态金属作为填充材料，可以使用磁场对执行器进行操控；使用磁性颗粒—液态金属作为填充材料，可通过磁场对磁性颗粒的聚集程度进行调节，从而实现刚度的调节；将磁性液态金属作为涂层材料，可以通过磁场调节外封装材料的形状及位移；将液态金属与压电材料相结合，制作液态金属压电材料，可以提供电能；将液态金属与电场响应凝胶相结合，增强凝胶响应性能，实现低电场下的灵敏控制；将掺杂磁性液态金属微球的高聚物作为柔性执行器主体，通过施加编程过的磁场对其进行形状、位移调控；将液态金属与电场响应颗粒混合，通过电场来调控电场响应颗粒的分布，从而实现刚度调控；将电场响应颗粒—液态金属材料按事先的设计涂布于封装材料表面，通过电场的驱动，使其实现自组装行为，自发形成三维结构，实现驱动。

仿生类主要包括利用液态金属模拟生物体内液体环境，通过调节液态金属的分布及多少来实现柔性执行器的运动；利用液态金属—纤维复合材料模仿肌肉的结构构造人造肌肉，模拟肌肉的功能及触感；利用液态金属复合材料构造类似皮肤的柔性好、人度高的结构；利用熔点不同的液态金属构造出类似生物体的骨—肌肉结构，实现执行器的刚柔并济；利用液态金属印刷电路制作高精度的电子皮肤，可用于实现执行器的温度、湿度及力传感及反馈功能；在材料中加入液态金属微囊，利用液态金属的流动性实现破损部位仿生物组织的自修复；利用液态金属-金属颗粒复合材料，通过调节液态金属含量来模仿生物体内组织随水分变化所造成的刚度变化，实现执行器的调控。

多自由度类主要包括利用液态金属作为关节与关节连接处的润滑，减少摩擦阻力；利用高熔点液态金属相变特性实现各关节的快速浇注成型；利用液态金属印刷电路实现各部件间的控制；利用液态金属的相变特性实现各关节间锁定—释放模式的切换，实现系统刚度的变化调控；使用基于液态金属的液压传动装置为各关节的运动提供更强的力，实现精确控制。