永不融化的冰雪！北理工团队研发“凝胶冰雪”新型材料( 二 )

正和国家体育总局展开合作，未来有望应用于软机器人、运动诊断康复、极地下声学通讯等领域

文章插图
凝胶冰雪，并不单单是冰雪。除了效力于民用冰雪运动领域之外，张凯教授说它还能在其他材料上"一鱼多吃" 。给凝胶冰雪引入具有光、电、磁等特性的元素，可实现更多功能。未来有望用于软机器人、运动诊断康复、极地下声学通讯等领域的探索。在版权布局上，张凯教授已就凝胶冰雪申请多项专利，拥有自主知识产权。此外，凝胶冰雪团队也积极参加创新创业类比赛，曾获第十一届"挑战杯"首都大学生课外科技作品竞赛"科技冬奥"专项赛道特等奖、北京市优秀创业团队二等奖、第六&七届中国国际"互联网"+二等奖、纳米之星北京赛区三等奖等省部级及以上奖励 5 项。

文章插图
图 | 该团队参加相关比赛获奖（该团队）目前，该团队已和中国科学技术馆、北京科学中心等单位合作开展过"科技冬奥"迎六一、科学嘉年华、冬奥主题展览（目前正在展出）等活动。他表示："国家体育总局、北京市相关部门及多家企事业单位，正在积极与我们对接、共同推进该材料在冰雪体验场、冰壶场地的应用推广。"尽管凝胶冰雪并未用于 2022 北京冬奥会中。但他认为："以本届冬奥会为契机，将凝胶冰雪推广至大众冰雪体育领域是我们团队的发展目标。我相信大家很快就能去现场体验基于凝胶冰雪的冰雪运动了。"事实上，一直以来冰雪运动参与者都属于小众人群。冬奥会的成功举办，将会促进全民健身，带动 3 亿多民众参与冰雪运动。"而我主要关注的是凝胶冰雪在大众冰雪体育运动的推广和普及。相比于传统冰雪，凝胶冰雪具有不融化、制备及维护成本低、运输方便等诸多优势。”张凯教授表示。
博士期间的科研训练为凝胶冰雪的顺利研发奠定了基础

文章插图
据了解，在张凯教授团队，除了凝胶冰雪已逐步迈向产业化，在他们团队现有研究方向，主要是基于新颖的材料的研发结合力学学科的多尺度设计方法，发展面向医疗和机器人领域的产业化。目前，仍有 2 个研究成果在未来有望实现产业化。首先，基于和凝胶冰雪类似的材料体系，张凯教授发展了面向超声医疗检测领域的水凝胶导声垫。该团队自主研发的水凝胶超声导声垫，具有承力性好、不易流动、不产生医疗废弃物等优势，能够替代传统耦合剂，在提升超声成像精度的同时带给患者更好的医疗体验，未来有望应用于手指、手肘、膝盖等高曲率部位的超声医疗检测。目前，相关成果已申请专利，并就试用和深入开发等方面与北京相关医院开展了合作交流。此外，凭借团队的材料研发基础和力学设计能力，张凯教授发展了一种智能拾取机器人，目前正进行实验室阶段的研发和产业化的对接。该智能拾取机器人搭载了张凯教授团队自主设计的抗扰软抓手，并基于人工智能的刚柔结构控制方法，能深入传统设备无法清理的场景，对区域进行精细的、智能化的清洁。日后，他还计划把这种含有软抓手的拾取机器人用于农业、制造业、安防等领域。如今的成绩，要从张凯教授做教职之前的博士论文说起，那篇论文曾获得国百篇论文优秀博士论文提名。该论文以天然蜂窝和不同尺度的人工管束材料为研究对象，通过实验、理论和计算模拟等方法，研究了这些天然多孔材料的刚度、强度、结构稳定性及仿生优化设计。研究中，他发现了几个特别有趣的事情。首先，天然蜂窝刚刚建造出来时不是大家熟知的六边形而是圆形，它是通过温度作用下的材料相变作用下，实现了圆形到六边形的转变。其次，使用过的天然蜂窝里有着丰富且惊喜的微结构，这些微结构提升了蜂窝在使用过程中的力学性能和热稳定性，以上现象此前从未有人报道。于是张凯教授从该现象出发，建立了材料力学性能与多尺度结构的测试与表征，最终让该研究为面向变温环境下的多孔材料力学性能的新颖设计提供指导。

以上关于本文的内容，仅作参考！温馨提示：如遇健康、疾病相关的问题，请您及时就医或请专业人士给予相关指导!

「四川龙网」www.sichuanlong.com小编还为您精选了以下内容，希望对您有所帮助：