應用于軟體機器人的可彎曲電阻/電容/電感材料研究進展

?應用于軟體機器人的可彎曲電阻/電容/電感材料研究進展

在康復醫療與精密抓取等前沿領域，軟體機器人對柔性感知元件的需求正推動電子材料革新。傳統剛性熱敏電阻難以適應連續形變場景，其脆性陶瓷基體在反復彎曲下易出現微裂紋，導致電阻-溫度特性漂移甚至功能失效。平尚科技通過納米復合與結構拓撲優化技術，開發出可承受10萬次彎曲循環的柔性熱敏電阻系列，為仿生機器人提供高穩定溫度感知能力。

針對軟體執行器對形變兼容性與溫度精度的雙重要求，平尚科技在PS-FT系列柔性熱敏電阻中實現三大創新：

1. 銀納米線-PDMS復合電極：將直徑50nm的銀納米線網絡嵌入彈性體基底，使電阻體在150%拉伸應變下保持導電通路完整，電阻變化率＜±0.5%/次（傳統金屬箔應變＞±3%）；

2. 梯度摻雜NTC材料：采用溶膠-凝膠法制備BaTiO?-NiMn?O?復合熱敏層，通過梯度摻雜調控晶界勢壘，使B值（熱敏常數）在25℃~80℃彎曲狀態下波動范圍壓縮至±1.5%（常規材料±5%）；

3. 仿生蛇形互聯結構：利用激光直寫技術構筑三維蛇形電極，有效分散彎曲應力，實測表明該設計使器件在半徑2mm彎折時的疲勞壽命提升8倍。

為驗證柔性熱敏電阻在動態場景下的可靠性，平尚科技建立了生物運動模擬測試平臺：

• 多軸形變測試：模擬肌肉收縮的徑向壓縮（應變率15%/s）與軸向扭轉（±180°）耦合運動，持續監測電阻溫漂；

• 環境耦合老化：在37℃生理溫度+95%RH濕度下進行2000次屈伸循環，評估體液環境對電極界面的侵蝕；

• 低溫柔韌性驗證：-20℃環境中進行萬次彎折，確保康復機器人冬季戶外操作的穩定性。

測試數據顯示，PS-FT系列在10萬次1.5mm半徑彎曲后，25℃標稱電阻變化率≤±2%，溫度檢測誤差保持在±0.3℃以內。更關鍵的是，其0.15mm超薄封裝使器件可集成于人工皮膚夾層，通過熱分布感知實現抓取力度自適應調節。

面向醫療機器人的生物兼容性要求，平尚科技構建了柔性電子制造閉環：

• 材料級安全：選用FDA認證的醫用級硅膠封裝，通過ISO 10993細胞毒性測試；

• 工藝級精密：采用卷對卷微凹版印刷技術，實現±5μm厚度的熱敏層均勻涂布；

• 系統級驗證：在仿生機械手上搭載64個柔性熱敏節點，連續運行500小時記錄溫度映射穩定性。

當康復機器人執行抓取動作時，指尖柔性熱敏電阻陣列實時感知物體溫度變化，其毫秒級響應與抗疲勞特性，使帕金森患者得以安全握持熱飲。平尚科技通過材料復合化、結構仿生化、驗證場景化的技術路徑，將柔性熱敏電阻的形變耐受性提升至工業級標準，為每臺康復機器人日均降低0.2元感知系統維護成本，推動軟體機器人從實驗室走向民生應用。