增材制造使三維結構的刺激響應材料的設計成為可能。與生物系統(tǒng)傳感、驅動和控制功能緊密結合在一起不同，很少有建構化材料具有類似復雜性。

近日，來自美國加州大學洛杉磯分校的研究者，報告了一種能夠進行多自由度運動，在電場的響應下，可在指定方向上放大應變(反之亦然)的機器人超材料。相關論文以Design and printing of proprioceptive threedimensional architected robotic metamaterials為題發(fā)表在Science上。

通過一個由相互連接的壓電、導電和結構相組成的三維網絡，可以實現從電場向指定方向任意機械應變的雙向轉換。數值分析和試驗驗證表明，這些三維微架構壓電材料呈現出標準材料無法實現的壓電應變常數，并導致大量電場誘導的應變轉換。具有設計特征的3D微結構的材料可以直接作為微型機器人執(zhí)行許多機器人任務，包括運動、轉向、步進、雙向聲音和超聲波轉導，以及通過反饋控制做出決策。

這種多材料增材制造技術所得到的超材料塊具有毫秒到厘米的尺寸，能夠輸出具有高阻擋力的多自由度運動，以及感知接觸和遠程刺激。與其他驅動材料(如介電彈性體)相比，機器人超材料具有驅動電壓低、頻率范圍寬、雙向傳感和驅動等特點。此項研究對未來微型機器人、傳感器和機器人材料的發(fā)展有直接影響，通過簡化的人工材料，將有可能實現理想的運動和決策。