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驱动|机器鱼“打卡”马里亚纳海沟

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驱动|机器鱼“打卡”马里亚纳海沟
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“机器鱼”表面形态示意图 。
人类已知的地球表面最深处——马里亚纳海沟 ， 近期来了一位“不速之客”：它身长22厘米 ， “翼展”28厘米 ， 是一条形状怪异的中国机器鱼 。
别看它其貌不扬 ， 本事可不小 。 要知道 ， 在这上万米深的海底 ， 静水压高约110兆帕 ， 相当于1100个大气压 ， 好比一头大象直接压在了人的一个指尖上 。 以往 ， 要想涉足这样的极深海底 ， 传统人造机器必须配备耐高压的“盔甲” 。 这条“鱼”仅凭自身的奇特构造 ， 就能在上万米深的海底自主游动 。 因此 ， 网友将其誉为牛年最牛的“鱼” 。
据悉 ， 研制这条“鱼”的灵感 ， 来自一种栖息在深海海底的“狮子鱼” 。 它半透明 ， 有人的巴掌那么大 ， 属柔软鱼类 ， 能在海面下7000多米处生活 。 科学家通过检测发现 ， 这种鱼的骨骼 ， 细碎地分布在凝胶状柔软的身体中 。 于是 ， 他们大胆取缔传统探测设备集成封装模式 ， 仿照“狮子鱼”的内在结构 ， 按“刚柔并济”思路 ， 将控制电路、电池等硬质器件用软凝胶隔开 ， 使其分散排列 ， 从而减少接触 ， 并通过设计调节器件和软体材料与结构 ， 优化在高压环境下机器鱼体内的应力状态 。 因此 ， 机器鱼无须“铠甲”保护 ， 就可轻松应对万米级别的深海静水压力 。
【驱动|机器鱼“打卡”马里亚纳海沟】抗压只是第一步 ， 若想畅游深海 ， 动力尤为关键 。 为了让机器鱼克服在深海极端条件下电驱动能力衰减的问题 ， 科学家在它的胸鳍中添加了能适应深海低温、高压等极端环境的电驱动“人工肌肉” 。
驱动“肌肉”需有两端电极 。 为了保持“肌肉”灵活度 ， 电池必须柔软 。 反复实验后 ， 科学家将目光投向了海水 。 因为海水不仅具有弱导电性 ， 而且柔软、贴合度高 ， 用它作为离子导电负极 ， 贴得牢 ， 灵活无束缚 。 经过实验 ， 在海水的助力下 ， 机器鱼自带能源 ， 在“人工肌肉”内外侧厚度方向上 ， 能产生电势差 ， 高分子薄膜顺利发生舒张与收缩形变 ， 机器鱼的胸鳍便可成功地挥动起来 。
在机器鱼正式潜入深海之前 ， 科学家还要对其驱动、速度、抗干扰等性能作进一步优化 ， 以增强它对环境的适应能力 ， 使其尽快服务于环境观察、深海探测作业和深海生物科考等工作 。
机器鱼此次仅以2500毫安锂电池作为驱动 ， 就在马里亚纳海沟10900米的海底 ， 畅游45分钟之久 。 此消息一出 ， 中国“机器鱼”名声大震 ， 登上了《自然》科学杂志的封面 。 国外知名学者评价它“达到了仿生软体机器人所能实现的极限” 。
作者：王 宪 王丽杰
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