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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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從水生昆蟲身上獲得靈感 特種薄膜讓機(jī)器人“水上漂”
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從水生昆蟲身上獲得靈感 特種薄膜讓機(jī)器人“水上漂” 2025-09-30 來源： 科技日報 劉霞【字體：大 中 小】語音播報 美國弗吉尼亞大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院研究團(tuán)隊從自然界水黽等水生昆蟲身上獲得靈感，利用新型薄膜，研制出兩款能在“水上漂”的機(jī)器人原型裝置。研究成果發(fā)表于新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志。 新研制的兩款裝置各具特色：一款名為“HydroFlexor”，能通過模擬魚類的鰭狀運(yùn)動實(shí)現(xiàn)推進(jìn)；另一款名為“HydroBuckler”，可仿效水黽的劃行動作，以獨(dú)特的彎曲姿態(tài)在水面“漫步”。 要讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)水面漂浮與運(yùn)動，必須配備超薄的柔性特種薄膜。傳統(tǒng)制作工藝需在玻璃等剛性基底上加工薄膜，再轉(zhuǎn)移至水面，此過程極易導(dǎo)致薄膜破損。而新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在液面上直接制造薄膜——團(tuán)隊先將液態(tài)聚合物油墨滴注于水面，待其自然擴(kuò)散形成超薄無縫膜層，再通過激光切割技術(shù)，直接在水面塑造出機(jī)器人的肢體與軀干輪廓。 這些特殊薄膜采用雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到外部紅外線照射時，因兩層材料熱膨脹率差異會產(chǎn)生彎曲形變，從而將熱能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動力。 這一技術(shù)不僅規(guī)避了柔性材料制造中棘手的轉(zhuǎn)移破損難題，更打通了從薄膜制備到結(jié)構(gòu)成型的全流程，為在液態(tài)環(huán)境中直接構(gòu)建功能型柔性器件開辟了新途徑。而且，這項突破性技術(shù)兼具廣泛適用性與可擴(kuò)展性：既能適配多種油墨與液體組合，又具備大規(guī)模生產(chǎn)潛力。最終，科學(xué)家將脆弱的薄膜材料轉(zhuǎn)化為堅固實(shí)用的水上設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測、災(zāi)害救援、環(huán)境感知等領(lǐng)域。 團(tuán)隊強(qiáng)調(diào)，此項創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用前景遠(yuǎn)超機(jī)器人范疇。它還可用于制造可穿戴醫(yī)療設(shè)備所需的超薄彈性薄膜，甚至為下一代電子產(chǎn)品研制高耐久性柔性元件。 |
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