柔软的材料（例如橡胶或聚合物）可以承受其形状的急剧变化，因此对于柔韧性和变形能力至关重要的应用前景广阔。
例如，这些材料可用于创建适合于特殊任务的软机器人，从可以在体内四处导航的医疗设备到可以通过小开口挤压的搜救任务机器人。
但是，为了给软机器人的运动或转换提供动力，研究人员经常使用需要物理连接到机器人的执行器，这限制了它的实用性。
威斯康星大学麦迪逊分校机械工程学教授斯蒂芬·鲁迪克（Stephan Rudykh）说：“这些执行器通常比机器人本身要大得多。”“例如，您可能有一个巨大的压缩空气罐，该压缩空气罐通过电缆连接到机器人，并用来给软质材料充气并为机器人供电。”
由鲁迪克（Rudykh）领导的团队设计了一种在软机器人上剪断绳子的方法。
在《物理评论快报》上发表的一篇论文中，研究人员展示了一种利用磁场远程感应软复合材料以将其内部结构重新排列为各种新样式的方法。
“我们证明，在一个相对简单的系统中，我们可以得到由磁场水平控制的非常广泛的不同模式，包括仅通过施加机械载荷无法实现的模式，” Rudykh说。“这项进展可以使我们设计出性能和功能得到增强的新型软材料。”
施加的磁场（蓝色）会导致嵌入软材料中的磁化粒子重新排列成新的图案。利用这种现象，研究人员可以微调软质材料的性能。
以这种方式微调材料精细内部结构的能力使研究人员可以调整其物理性能，甚至可以根据需要打开或关闭不同的性能。Rudykh说，由于利用磁场消除了直接接触或讨厌的电缆的需要，因此新的柔软材料可能对医疗植入物等应用很有用。
在与空军研究实验室的研究人员合作下，该团队使用柔软的弹性材料演示并分析了新形成的图案。该团队在软材料内部以简单的周期性模式嵌入了坚硬的，可磁化材料的小颗粒。
然后，研究人员向材料施加了不同水平的磁场，这导致了被磁化的粒子重新排列并在软材料内产生了力和应力。
鲁迪克说，从重新排列的粒子中出现的新模式从高度组织和重复的模式到独特的模式，这些模式看似具有大规模的秩序，但在本地却是混乱的。
“值得注意的是，我们可以调节磁场以产生所需的图案并切换材料的特性，” Rudykh说。“我很高兴在更复杂的材料系统中进一步探索这种现象。”
来源：威斯康星大学麦迪逊分校