在自然界中，袋鼠、青蛙和跳蚤等生物通常借助瞬间跳跃来捕捉食物或躲避危险。它们主要通过调节自身形状以达到所需的跳跃高度或距离，这为研究人员设计跳跃机器人提供了灵感。与传统的刚性机器人相比，软机器人由于其灵活性、重量轻、可编程、多功能性和适应性等特点，被应用于结构化、非结构化环境中。柔性致动器作为软机器人的主要构造部分，可在外部环境刺激下如光、电场、蒸汽等，产生可逆机械变形，在跳跃运动领域具有巨大的潜力。迄今已经开发了许多具有优异跳跃能力的致动器。早期的综述主要集中在由具有机械部件的轻质刚性材料制成的跳跃机器人上，重点关注跳跃方向控制和稳定性。然而，很少有工作总结关于最近柔性致动器的研究进展。
该综述文章系统总结了近年来柔性致动器在跳跃运动领域的研究进展。首先作者讨论了柔性致动器的跳跃机制，重点介绍了两种跳跃驱动机制（大致动力或大变形速度，能量储存-瞬时释放），并对不同柔性材料（形状记忆聚合物、介电弹性体、液晶弹性体、水凝胶及其他高分子聚合复合物）和不同刺激（光、湿气、电场、磁场、液压及气动驱动等）响应跳跃柔性致动器进行了详细分类总结。最后，作者对当前实现柔性致动器的跳跃运动面临的挑战和未来发展前景作了阐述。
图1. 重点举例说明跳跃致动器的两种跳跃驱动机制： (A) 基于较大的驱动力：机器人将其腿部的一部分充气，使身体向预期的跳跃方向倾斜。燃烧后，底部的半球体膨胀出来，紧贴地面，将机器人推向空中。（B）能量积累和瞬时释放：滚动执行器的跳跃机构。在外部刺激下，能量积聚在薄膜的部分重叠部分（A和C部分之间），然后突然释放，使致动器薄膜跳跃。
图2. 代表性水凝胶材料跳跃致动器的设计： (A, B)当光照射在水凝胶球体上时，其内部由于光热效应产生气泡，并使内部体积膨胀，导致致动器撞击基底并产生跳跃，从而可以实现障碍物的跳跃。
图3. 代表性光响应PVDF–CB/PEA/PAM跳跃致动器的设计：（A, B）当近红外光照射在致动器薄膜上，薄膜产生快速变形且基于后腿推入地面产生的反作用力，从而实现跳跃。
作者简介
刘遵峰，南开大学化学学院教授，国家杰出青年科学基金获得者。研究方向为：仿生智能高分子材料，包括高强韧人造蜘蛛丝、人工肌肉、柔性电子、柔性制冷等。目前共发表SCI论文100篇，总计SCI他人引用13000余次。其中以第一作者和通讯作者在Science (2篇), Nat. Commun., Adv. Mater. Chem. Soc.
Rev等国际学术SCI期刊上发表研究论文60余篇。其中2015年关于可拉伸导体的研究工作被美国《Discover Magazine》评选为2015年度全球TOP100重大科学发现；2019年关于“扭热制冷”的工作开创了新型固态柔性制冷新方法，大幅提高了制冷效率；研发的水凝胶纤维人造蜘蛛丝强度与韧性性能接近天然蜘蛛丝。受邀撰写多篇综述，授权中国专利10余项。在多个国内外学术会议做邀请报告60余次。
周湘，中国药科大学副教授，主要研究方向为小分子和聚合物的合成及其在药物递送和智能材料中的应用。目前共发表SCI论文30余篇，包括Nat. Commun., Chem. Soc. Rev, Adv. Mater., Adv. Funct. Mater.,等。
李晶晶，武汉纺织大学讲师，2019年毕业于南开大学，主要研究方向为智能驱动材料的研究及应用。目前共发表SCI论文10余篇，包括Nat. Commun., Adv. Funct. Mater., J. Mater. Chem. A等。
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