复旦大学俞燕蕾教授《AFM》综述:液晶聚合物加速夹杂现实(MR)的生长

VR(虚拟现实)借由可穿戴设备通过计算机软件引入视觉和听觉信息,向用户展示了一个完全虚拟的人造世界,但可以像真实世界一样进行交互。AR(增强现实)则是将数字数据集成到现实世界中,已广泛用于医疗、军事、航空航天等领域。近些年又提出了一种将VR和AR相

VR(虚拟现实)借由可穿着装备通过计算机软件引入视觉和听觉信息,向用户展示了一个完全虚拟的人造天下,但可以像真实天下一样举行交互。AR(增强现实)则是将数字数据集成到现实天下中,已普遍用于医疗、军事、航空航天等领域。近些年又提出了一种将VR和AR相结合的新概念,即mr,一种可以在虚拟与真实之间自由切换的夹杂现实。MR涉及人,计算机和环境之间的交互,有望提供更身临其境的“真实”体验。要将物理天下与数字天下融合在一起,不仅需要使用合适的计谋优化当前庞大的计算方法,还需要在硬件上不断生长。这对智能质料即一些响应刺激性质料提出了新的要求。


为了匹配MR应用中的触觉用途,智能质料应知足以下几点:i)响应外部刺激并提供可控且快速的变形,从而输出可编程的实时机械信号;ii)需要柔软且生物相容的纺织品,以确保贴身恬静,制止对使用者造成物理或化学损害;iii)使用非接触式刺激,以省去分外的有线毗邻。
液晶聚合物(LCP)有望成为构建MR应用中触觉反馈系统的候选质料。将液晶元(LC)接枝到聚合物主链或侧链中获得的LCP继续了液晶和聚合物的优点,表现出柔性,低密度,机械性能优异和快速响应性等特征。
使用液晶聚合物组织的软致动器和机器人(即LC致动器和机器人),有望替换当前的机械部件,从而获得更轻,更小,功效可调且功效更庞大的装备。将其与现有的虚拟现实和增强现实手艺相结合,能发生视觉,听觉和体感交互的夹杂现实(MR)新天下。
复旦大学
俞燕蕾教授
团队先容了响应性LC执行器和软机器人的最新事情,并着重探讨了其在触觉使用中的潜力。LC执行器和机器人的不断生长将加速MR手艺向现实应用的偏向生长。文章以Liquid Crystal Soft Actuators and Robots toward Mixed Reality为题揭晓在《
Advanced functional materials》上。

文中重点先容了光电控制的多种致动器模式,并强调了它们在MR应用中作为触觉装备的潜力。现在,
触觉VR装备几秒到几分钟不等的信号滞后给现实使用造成了严重的困扰,这是由于使用时要履历繁琐的信号处置历程。首先,装备需要从环境/用户吸收下令,通过电路将其转换为数字信号,然后将其发送回计算机处置。接着,计算机通过电路将新的数字下令通报回去,从而激活VR装备中的机械传输模块以输出相关的机械信号。
而LCP能够将外部刺激直接转换为机械输出,基于LCP的MR器件有望实现低延迟响应。然则,与计算机的处置能力相比,当前大多数LC执行器和机器人的响应仍然很慢。此外,LC执行器和机器人的机械强度仍然不足。因此,亟需具有快速变形和高机械输出能力的新型LCP。
另一方面,新制造手艺的不断生长也为获得庞大结构的LC制动器和软机器人提供了许多新机遇

泉源:
Adv. Funct. Mater. 2021, 2009835. 
https://doi.org/10.1002/adfm.202009835
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泉源:
高分子科学前沿
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