1.获奖成果:适应万米深海压力的软体机器人
由软材料构造器件和机器人应对极端环境也是前沿交叉科学领域备受关注的热点和难点,而极大变形和多物理场响应则是软材料和软体机器人发挥功能的关键。研究主要在如下三方面取得了创新成果:
1. 率先提出了适应万米深海压力的软体智能机器人系统原理与设计方法,由深海狮子鱼适应高压的组织结构特征启发,建立了万米深海软体机器人与智能系统的结构分析与驱动设计理论;在国际上首次实现了软体机器人自带能源与控制系统,无需耐压外壳保护,成功完成马里亚纳海沟10900米海底驱动与南海3224米深海航行。为面向极端环境与复杂任务探测作业的机器人或智能系统的设计应用提供了全新思路,面向国家重大需求成功开展并完成多项项目任务。
2. 提出基于多层水凝胶聚合与结构调控的设计方法,率先设计出可往复触发突跳变形的水凝胶软体智能结构,在国际上率先实现水凝胶材料在-115℃到+143℃宽温域中超过350%的极大拉伸变形。
3. 揭示了介电高弹体的力电耦合变形模式,建立了软体智能结构应力调控与快速电驱动方法,突破了对该类机器人的原有认识,为软体机器人系统研究和耦合变形控制提供了新途径。
2.获奖人介绍:
李铁风,浙江大学航空航天学院教授,博士生导师,交叉力学中心骨干成员,浙江大学基础交叉研究院常务副院长,浙江省青科协会长,兼任浙江省团委副书记。主持国家自然科学基金青年基金A类项目,重大研究计划集成项目等课题。
主要从事极端环境软物质力学、仿生软体机器人、水下智能装备、生物医药柔性器件等领域的研究。提出通过控制力电失稳实现极大电致变形的驱动理论,创新极端环境软材料分析设计方法并成功实现在-115°C到+143°C宽温域中大变形的高含水凝胶;提出利用缝线活结柔性释放特征实现手术机器人力控传导的新原理和操纵方法;由深海狮子鱼组织结构启发,揭示了软体仿生系统压力适应机理并发展出机器人设计方法,国际上首次实现自适应深海压力的仿生软体机器人在马里亚纳海沟10900米深海驱控,研究成果入选2021年中国科学十大进展,获新闻联播报道。发表研究论文100余篇,包括2篇Nature封面论文,1篇Science论文、2篇NSR论文等,获授权国家发明专利和国际发明专利20余项。
李铁风作为首席科学家组织并成功完成多项面向国家重大需求项目任务。曾获中国青年五四奖章、首届科学探索奖、首届腾冲青年科学家奖、首届周培源青年力学奖、全国发明展览会金奖等荣誉。