近日，剑桥大学的工程师研发了一种锥形液晶弹性体LCE材料，这种材料可承载上千倍自身重量，未来将有望应用到软体机器人的开发当中。但研发人员表示，虽然强度高，但该结构并不稳定。在压缩时，椎体会造成外边界层变形，进而引发屈曲现象。所以相关研究还在进一步完善与探索当中。
 

在软体机器人技术中，组件被设计为可变形、可压扁和柔性的，常用的软体元件和执行器（将能量转化为机械力的设备）作为执行机械任务的构建模块。

支持负载的热激活 LCE 锥体阵列1100×他们自己的重量

由剑桥大学领导的新研究首次计算了锥形液晶弹性体 (LCE) 壳的强度。LCE 是一种轻质变形材料，适用于软体机器人。

同心脊式变形结构的轮廓草图

剑桥大学工程系和科罗拉多大学的研究人员将理论、数值和实验相结合，研究了这些变形 LCE 薄膜的提升、加载和屈曲，这些薄膜可以提升自身重量数千倍的重量。他们的发现发表在《物理评论快报》杂志上，并在《物理杂志》上附有概要。

软机器人中使用的软元件通常由软材料薄片构成，因此它们的机械动作可以基于材料的纯粹弯曲或拉伸。前者较弱，后者却很坚固，例如扁平的LCE材质变形为圆锥体并在此过程中举起巨大的重量。

在形态壳中准静态压缩的 LCE 锥体的垂直力与高度比

剑桥大学工程系的学生、该研究的合著者丹尼尔·达菲博士说：“我们的工作是第一个计算和了解薄壁锥体的强度的工作。这对于研发人员来说当然很重要，可以利用形状变形锥体作为软体机器人强大的执行器。”

但丹尼尔·达菲博士也表示了担忧：“我们的研究结果暴露了这些薄锥体强度的弱点，当压缩时，这些薄锥体主要在外边界层变形，这会在比之前预测的载荷小得多。这种载荷下会引发屈曲现象。”

圆锥体屈曲前不久的应力分布

丹尼尔·达菲博士补充说道：“广泛的来看，我们的研究揭示了一些关键的基本原理，同时我们希望这些原理能够推广到锥体之外。我们发现，自由的无夹边缘会以一种令人惊讶的方式大大削弱薄结构，这会影响变形锥体以外的许多机制，包括与软机器人无关的结构。”

参考文献：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.148202

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