机械人不再有金属骨架??复旦团队用光让质料像生命一样智慧|国家自然科学奖
科幻大片中常有这样的场景:实验室里,,一束奇异的蓝光闪过,,平台上器皿内的物质蓦然破壁而出,,陪同着玻璃的碎裂,,物质变形变大,,瞬间充满了整个空间。。。在高分子质料领域,,确实保存着这样的场景。。。复旦大学俞燕蕾团队的“光控液晶高分子致动质料的创立与调控机制”项目获得2025年度国家自然科学奖二等奖。。。团队提出了在光响应高分子中引入液晶的设计头脑,,生长了光控液晶高分子致动质料。。。光响应基团的结构转变通过液晶基元的协同作用被逐级放大,,最终转化为质料的宏观形变。。。
什么是光控液晶高分子致动质料??它关于未来工业生长的意义何在呢??俞燕蕾教授先容,,光控高分子致动质料是在光刺激下爆发形变、输着实力的一种智能软质料,,是推念头械人向非接触准确控制和多模式无邪运动生长的物质基础。。。
我们现在看到的机械人大多是金属结构,,很难完成灵巧详尽的事情。。。那么,,能不可有一款软体机械人,,它具有柔顺性和高自由度变形的特点,,可顺应重大动态情形呢??谜底就在形变质料上。。。“想像一下,,没有金属骨架的机械人,,会是什么样??”俞燕蕾说,,项目的目的就是:光信号→质料变形→机械运动。。。研发的智能软质料同时肩负结构、感知、驱动功效。。。“未来机械人最大的前进,,也许不是更强壮,,而是更智慧,,或许不再完全依赖古板马达,,而由质料自己完成响应与运动”。。。
值得一提的是,,在生长智能软质料的历程中,,团队取得了重大科学突破。。。首先,,发明光响应高分子多标准结构转变新机制,,率先实现长波长、低能量光响应,,破解光响应分子结构转变无法放大为高分子网络宏观形变的难题,,将形变提升100倍,,抵达骨骼肌应变量级。。。简而言之,,原本光刺激下质料无法实现的转变能力,,现在做到了。。。
其次,,使用新质料研制全光控微流体新器件,,提出微流体非接触精准致动的新机理,,实现微流体高效输运和旋流振荡,,解决了微量液体准确操控难和传质效率低的难题。。。这项研究让光除了照明,,还能运输液体,,甚至操控微型天下。。。使用光响应液晶高分子质料构建智能微通道,,打造全光控微流体芯片,,让液体听从光的指挥。。。智能微通道就是“液体高速公路”,,可以实现微流体运输、混淆、疏散、融合,,所有由统一个光源完成。。。全光控微流体芯片就像是给智慧医疗装上了“便携化验室”,,以后验血不必跑医院排队等效果,,在身边的小设惫亓一滴血就能出报告,,让验血这件事情得像测体温一样简朴利便。。。
“从会变形的质料,,到会行动的机械人,,再到会事情的智能系统。。。这一切,,都源于科学家赋予质料的新能力——让它们学会‘追光’。。。”科学家正实验让质料拥有生命般的能力——感知天下、顺应情形、自动行动。。。也许未来最伟大的机械,,不是一台机械,,而是一种像生命一样智慧的质料。。。
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