在自然界中，生物體能夠感知損傷并迅速進行自我修復，這是其生存的關鍵。然而，對于機器人制造商來說，實現這一功能卻異常困難。為了攻克這一技術難關，研究團隊采用了生物模擬的方法，通過模仿自然界的修復機制，開發出了這種具有自我修復功能的人造肌肉。
該團隊的創新之處在于他們設計了一個復雜的系統，能夠準確識別由穿刺或極端壓力造成的損傷，并精確定位損傷位置，隨后自主啟動修復過程。在最近于亞特蘭大舉行的IEEE國際機器人與自動化大會上，他們展示了這一多層結構的設計，引起了廣泛關注。
這種人造肌肉由三層結構組成。底層是損傷檢測層，采用柔軟的電子皮膚材料，其中嵌入了液態金屬微滴，能夠感知電流的中斷。中間層是自我修復層，采用硬質熱塑性彈性體材料，當接收到修復信號時，能夠熔化并封閉破裂處。最上層是驅動層，通過水壓的變化實現肌肉的收縮與擴張。
為了實現無需外部干預的自我修復機制，研究人員設計了一個覆蓋整個電子皮膚的電流網絡。當損傷發生時，電流網絡中的中斷會被立即檢測到，隨后觸發修復機制，向受損區域輸送熱量，使中間層熔化并封閉傷口。這一設計使得人造肌肉能夠在受損后迅速自我修復，恢復其功能。
研究團隊還考慮到了同一區域可能再次受損的情況。他們設計了一種重置電流網絡的步驟，利用電遷移效應，即電流導致金屬原子遷移的過程，來重置受損區域的電流網絡。這一創新使得自我修復系統能夠多次循環使用，大大提高了其可靠性和耐用性。
研究團隊表示，他們首先考慮將這種技術應用于農業機器人領域。在田間作業中，農業機器人可能會遭受到樹枝或荊棘等障礙物的損壞。這種具有自我修復功能的人造肌肉將能夠大大提高農業機器人的耐用性和可靠性，降低維修成本。
除了農業機器人領域外，研究團隊還看到了這種技術在可穿戴健康監測設備以及更廣泛的消費電子領域中的應用潛力。隨著技術的不斷發展，這種具有自我修復功能的人造肌肉有望在未來成為各種智能設備和系統的關鍵組件，為人們的生活帶來更多便利和舒適。
