近年来，具有自适应、可重构和多功能特性的仿生软执行器在智能软体机器人应用中受到广泛关注。在可穿戴电子产品的推动下，纤维/织物致动器因其独特的机械柔韧性/拉伸性、高自由度变形、与人体兼容的形状因子、以及成熟的工业化制备等特性，受到特别的关注。
鉴于此，东华大学覃小红教授、王黎明研究员/中科院上海硅酸盐研究所程荫副研究员在《Nano Energy》期刊上发表题为“Stimuli-Responsive Fiber/Fabric Actuators for Intelligent Soft Robots: from Current Progress to Future Opportunities”的综述文章。文章总结和讨论了纤维/织物制动器的制备方法、结构类型、响应机理和相关应用的最新研究发展，并从制造方法可扩展性、多功能提高自适应性、可回收设计的自修复/降解性等方面讨论了下一代基于纤维/织物的执行器/机器人所面临的挑战和机遇。
图1 纤维/织物制动器刺激响应机理、制备方法、结构类型、刺激类型以及应用的概述
纤维/织物致动器的结构在一定程度上受到制备方法的影响，同时结构设计对制动器的性能也至关重要。这意味着具有不同层次结构的纤维/织物致动器在外部刺激下表现出不同的变形行为。如在外部刺激下具有收缩能力的纱线在加工成织物时可以实现弯曲变形。目前，纤维/织物制动器的结构类型主要有螺旋结构、并列结构、同轴结构、机织、针织、编织和非织造结构等。
图2 纤维制动器的结构设计策略
图3 织物制动器的结构设计策略-机织，针织和编织结构设计
图4 织物制动器的结构设计策略-非织造及其双层/多层结构设计
基于纤维/织物的致动器具有更高的自由度、更小的尺寸和对复杂结构更好的适应性的固有优势，有望彻底改变我们未来生活的方方面面，如服装、人机交互和医疗保健。尽管已经开发出多种有前途的纤维/织物致动器结构和制造技术，但基于纤维/织物的致动器在实际应用领域还有很长的路要走。如能量存储和收集、传感等功能的实现仍然需要执行器和其他设备的组合，很少有基于纤维/织物的制动器能够将多种功能集成在一个材料中。适应性也是基于纤维/织物的致动器的一个关键属性，其受生物系统的启发，需要被动或主动适应各种任务和环境的能力。另外，基于纤维/织物的致动器的致动性能（如致动应力、致动应变、响应时间和能量转换效率等）相对较弱，限制了其实际应用，因此迫切需要改进变形原理，优化材料合成和结构设计，实现高性能输出；目前，关于纤维/织物基致动器的大量工作仍然局限于基础研究和理论设计，无法应用于现实生活中的场景。因此，开发稳定可靠的制造工具和方法对于纤维/织物基致动器的大规模生产具有重要意义；基于纤维/织物的致动器具有更广泛的应用范围，在使用过程中需要考虑其应用成本和可持续设计，扩大其在苛刻环境中的实际应用。当基于纤维/织物的制动器损坏到一定程度或无法修复时，应考虑材料的回收利用。这些是推动纤维/织物制动器进一步发展和应用需要克服的挑战。
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