從水生昆蟲身上獲得靈感，特種薄膜讓機器人“水上漂”

科技日報記者 劉霞

美國弗吉尼亞大學工程與應用科學學院研究團隊從自然界水黽等水生昆蟲身上獲得靈感，利用新型薄膜，研製出兩款能在“水上漂”的機器人原型裝置。研究成果發表於新一期《科學進展》雜誌。

新研製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動實現推進；另一款名為“HydroBuckler”，可仿效水黽的划行動作，以獨特的彎曲姿態在水面“漫步”。

要讓機器人實現水面漂浮與運動，必須配備超薄的柔性特種薄膜。傳統制作工藝需在玻璃等剛性基底上加工薄膜，再轉移至水面，此過程極易導致薄膜破損。而新技術實現了在液麪上直接製造薄膜——團隊先將液態聚合物油墨滴注於水面，待其自然擴散形成超薄無縫膜層，再通過激光切割技術，直接在水面塑造出機器人的肢體與軀幹輪廓。

這些特殊薄膜採用雙層複合結構，當受到外部紅外線照射時，因兩層材料熱膨脹率差異會產生彎曲形變，從而將熱能轉化為驅動力。

這一技術不僅規避了柔性材料製造中棘手的轉移破損難題，更打通了從薄膜製備到結構成型的全流程，為在液態環境中直接構建功能型柔性器件開闢了新途徑。而且，這項突破性技術兼具廣泛適用性與可擴展性：既能適配多種油墨與液體組合，又具備大規模生產潛力。最終，科學家將脆弱的薄膜材料轉化為堅固實用的水上設備，廣泛應用於水質監測、災害救援、環境感知等領域。

團隊強調，此項創新技術的應用前景遠超機器人範疇。它還可用於製造可穿戴醫療設備所需的超薄彈性薄膜，甚至為下一代電子產品研製高耐久性柔性元件。

總編輯圈點

通過模仿不同的動物，科研人員讓機器人成功實現了“水上漂”。值得一提的是，這次他們找到了一種直接在水面上製造機器人的創新方法。機器人要實現水面漂浮，需要一種特種薄膜。傳統制造方法是先製造薄膜，再轉移水面，轉移中容易使薄膜破損。而新方法則直接將膜鋪在水面上，然後用激光技術製造機器人的身體，機器人直接在水面“出生”。這是一種高成功率的柔性器件製造方法，未來具有不侷限於機器人範疇的廣泛應用前景。