研究人員開發了一種新型的耐用執行器，這種執行器有望使柔性機器人能在極端環境中運作，例如平流層和外太空，傳統的柔性機器元件在高壓和極端溫度的條件下往往會失效。這款執行器基於一種特殊處理的矽橡膠，旨在保持在極端環境下的性能，同時保持靈活性。柔性機器人因為其輕便、靈活性強以及在操作精密設備或不可預測環境時更安全，正逐漸受到航空航天和高空應用的重視。然而，許多柔性機器元件在極端溫度、低壓和高電壓的影響下會降解，限制了它們在受控實驗室以外的使用。
這種執行器是研究團隊開發的電介質橡膠執行器（DEA）的一種，能將電能轉換為機械運動。這類執行器因其靈活性和輕便結構而廣泛應用於柔性機器人，但在極端環境下的可靠性始終是一個主要挑戰。為了解決這一問題，研究人員開發了一種新的化學交聯方法來加強矽橡膠。交聯通過將分子鏈結合在一起來增強材料的強度，提高在應力下的耐用性和穩定性。團隊使用紫外線光和一種基於鉑的催化劑來創造矽材料內部更強的碳-碳鍵。這一過程產生了一種能在極端溫度範圍和低壓環境下保持性能的橡膠。
研究人員在研究中指出：「電介質橡膠執行器在極端環境中具有潛力，但其可靠性受到材料降解的限制。」這種新的交聯方法專門設計用來改善在惡劣條件下的耐用性和穩定性。實驗室測試顯示，該材料在−40°F（−40°C）至248°F（120°C）之間的溫度範圍內仍能正常運行，並且在接近真空的條件下也能保持性能，這些環境條件與上層大氣或太空中的環境相似。
為了展示現實世界中的性能，研究人員將這些執行器集成到柔性機器手中，並在高空氣球任務中進行測試。這些系統在超過14英里（約23公里）的平流層中成功運作，該處的壓力極低，溫度可顯著下降。成功的測試表明，使用新型矽材料構建的電介質橡膠執行器在類似太空的條件下可以可靠運作，這為新的航空航天機器人應用打開了大門。
研究人員指出，這種材料設計可以使柔性機器系統在傳統柔性執行器會失效的環境中運作，包括高空研究平台和太空探索系統。執行器在機器人系統中是關鍵組件，因為它們能夠實現運動和機械行動。提高執行器的耐用性可以使柔性機器人用於那些剛性機器人難以安全部署或運作的環境。研究人員相信，他們的交聯方法也可以應用於其他矽橡膠，以改善耐用性、附著力和與增材製造過程的相容性。這項研究表明，改進材料可能在擴展柔性機器人使用範圍方面發揮關鍵作用，讓其突破實驗室環境，進入平流層和外太空等極端環境。
