去年11月，蘇黎世聯邦理工學院的研究人員發表了一項研究，解釋了形狀記憶聚合物如何被用作制造自適應材料的催化劑，這種材料一旦加熱就會恢復到原始形狀。
研究小組在實驗中使用了3D打印、可編程設計和熱粘彈性超材料。克里斯蒂娜·謝伊教授和她的博士生陳(Tim Chen)為這項實驗開發了3D打印的形狀記憶聚合物條帶。
現在，謝伊教授和她的團隊與加州理工學院的研究人員合作，將這些條帶用于3D打印和軟機器人概念研究的新證據。研究團隊已經用3D打印制造了一艘迷你潛艇，不需要推進劑、電源和發動機。謝伊教授解釋說:“我們工作的主要內容是，我們開發了一種新的、有前景的推進裝置，它可以完全3D打印，可調節，無需外部電源。”
該團隊為游泳機器人開發了一種新的推進概念，利用水中的溫度波動來劃水。使用多材料3D打印機制作了一個7.5厘米的微型潛艇，配備了雙槳驅動的雙穩態推進元件。這種元素是由謝伊教授和陳教授的兩種形狀記憶聚合物觸發的，它們在溫水中膨脹，像肌肉一樣為機器人提供動力。最近，一篇關于3D打印潛艇的論文發表在了《PNAS》雜志(美國國家科學院院刊)上，題目是“用柔軟且不受束縛的機器人進行定向推進”。作者包括加州理工學院的陳教授、奧薩馬·r·比拉爾教授和謝伊教授以及加州理工學院的基亞拉·達拉約教授。
軟機器人的主要挑戰之一是將驅動、控制、推進和傳感集成到一個機構中。如果迷你潛艇的水被加熱，膨脹的肌肉會導致雙穩態元件被卡住，從而觸發劃槳動作。雖然未來的研究人員相信他們可以3D打印出具有多個致動器的復雜游泳機器人，但微型潛艇的每個致動器都可以在必要的手動重新編程之前完成一次劃水。
該團隊目前的3D打印機器人可以一次性向前劃槳，釋放一枚硬幣，然后以相反的方向劃回起點。這一切都是通過感應水溫變化來實現的。通過改變形狀記憶聚合物肌肉的幾何形狀，科學家可以定義觸發序列，薄聚合物帶將會響應更快，因為它們在溫水中加熱更快。
在未來，這種3D打印的游泳軟機器人可能會進一步發展成為一種低功率的船只，用于探索海洋；此外，科學家還可以使用對環境因素(如水的鹽度或酸度)有反應的形狀記憶聚合物。