通过将微观分子排列与宏观几何结构相整合，就可以让液晶凝胶变身为智能软体机器人，在水环境中进行游泳、跳跃、滚动、行走、攀爬、搬运与踢球等多种复杂运动。记者近日从中国科学技术大学获悉，该校物理系彭晨晖教授、蒋景华研究员和北京大学冯帆教授团队合作，针对软体机器人在水下如何高效、无缆、可编程地运动这一挑战，提出并实现了一种单片式、光响应的水下拓扑液晶凝胶剪纸的设计策略。相关研究成果发表于材料科学领域的国际顶级期刊《先进功能材料》杂志。
区别于传统机器人采用电机驱动，在液体中行动经常需要连接缆绳，软体机器人的驱动方式主要取决于它所使用的智能材料。合作团队以液晶凝胶为基底，充分发挥其通过光响应能实现可编程形变的优势，在微观层面进行编程，精确控制液晶分子的方向，再切割成所需的形状，成功制作出具有仿生形态的液晶凝胶，完成了从纳米级分子排列到厘米级宏观形变的跨尺度调控过程。在连续的光照刺激下，形态各异的液晶凝胶就可以在水环境中实现全空间的多功能水下运动。
合作团队制造出能够在水环境中完成复杂形状转变并展现独特运动的软材料液晶凝胶，实现了拓扑缺陷与软材料之间的成功整合。该成果不仅能够模拟水生生物的行为，还能催生出超越自然能力的创新游泳模式，在包括生物医学工程、机器人技术和材料科学在内的多个领域具有重要应用潜力，为水下微型机器人、血管介入器械、智能传感贴片等应用场景打开新通道。（记者 徐旻昊）
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