李铁风对澎湃新闻介绍道,这项最新研究为深海探测作业、环境的观察和深海生物的科考提供了新的解决方案,有望大幅提升深海智能装备和机器人的应用能力,让柔性智能设备从常规环境走向深海作业等多样任务与复杂场景,又迈出了坚实的一步。
李铁风现年34岁,主要研究方向为软物质力学,智能材料结构设计、软体机器人、水下智能装备、医疗康复装置等,提出通过控制力电失稳实现极大电致变形的驱动理论。在Sciennce Advances、Advanced Materials 等期刊上发表论文50余篇,论文引用2000余次。获国家自然科学基金优秀青年基金、中国科协青年人才托举工程、科学探索奖(前沿交叉领域)、麻省理工科技评论科技创新35人(MIT TR35-China)等荣誉。
值得一提的是,李铁风等人从超深渊的狮子鱼中获得了灵感。在测试中,这款受狮子鱼启发而来的机器鱼能在马里亚纳海沟10900米深处成功驱动,还能在南海3224米处自由游泳。而早在4年前,李铁风等人发布的另一项研究显示,他们还曾从蝠鲼(又称“魔鬼鱼”)中获得灵感,设计了当时全球游得最快的软体机器鱼。
李铁风教授与本文主要作者。
来自超深渊狮子鱼的启发
海洋占地球表面的70%以上,但目前人类的探索仍局限在较浅的海洋深度,由于极端的静水压力等,深海基本上是未知区域。万米海底的压力有多大?李铁风表示,在10900米的海底,静水压高约110兆帕,相当于1100个大气压。用一个不太恰当的比方,相当于一吨重的小汽车全压在指尖上。
研究团队在论文中写道,精心设计的机器人在水下任务中可以提供出色的机动性和功能性,但在介于3000米到11000米之间的深海探索时,刚性机器人需要压力容器或压力补偿系统。然而,在极端条件下存在结构破坏的风险,刚性机器人在深海勘探仍然具有挑战性。
然而,生活在中等海洋深度(1000米左右)的软体生物,如章鱼和水母,它们没有庞大或厚重的耐压身体,却依然能够在海洋深处游刃有余。这些软体生物是软体机器人研究的最初灵感来源,并已被广泛研究,它们的深海中的适应性启发了水下软体机器人的设计。