【导语】美国普林斯顿大学团队成功研发出一种创新超材料，它能扩展、变形、移动，并像遥控机器人一样遵循电磁指令执行任务。这种无需传统马达或内部齿轮的材料，借鉴了折纸艺术的设计理念，模糊了机器人与材料之间的界限。该成果在《自然》杂志上发表，有望推动柔性机器人、航空航天、医疗等多个领域的革新。这种超材料的关键在于其几何设计，使得智能行为可以直接通过材料本身的特性实现，预示着机器人学新时代的到来。

美国普林斯顿大学团队开发出一种创新材料。它能扩展、变形、移动，并像遥控机器人一样根据电磁指令执行任务。这种材料没有传统的马达或内部齿轮，却能(néng)改(gǎi)变(biàn)形(xíng)状(zhuàng)和(hé)移(yí)动(dòng)。在最新一期《自然》杂志上发表的文章中，团队描述了如何借鉴折纸艺术，创造出了这种模糊了机器人与材料之间界限的结构。

这种创新材料是一种超材料，其特性由物理结构决定，而非化学成分。通过使用简单的塑料和定制的磁性复合材料，团队构建了一个可以远程操控的模块化组合体——“元机器人”（Metabot）。利用磁(cí)场(chǎng)，他(tā)们可改变超材料的结构，使其膨胀、移动和变形，所有操作均无需接触材料本身。

工程师发明了一种材料，它可以膨胀、变形、移动，并像遥控机器人一样遵循电磁指令。图片来源：美国普林斯顿大学

该超材料由许多互为镜像的可重构单元组成，这些单元之间的手性关系使得复杂的运动成为可能。只需轻微的电磁刺激，就能促使Metabot进行大幅度的扭转、收缩等动作。这项技术有望推动柔性机器人、航空航天工程(chéng)、能(néng)量(liàng)吸(xī)收(shōu)及体温调节等多个领域取得进步。

另外一个潜在应用是医疗领域。比如未来可以通过类似的机器人将药物精确输送到身体特定部位，或者辅助外科手术修复受损组织。

团队还展示了这种材料作为温度调节器的能力。在实验中，他们成功地将表面温度从27摄氏度调整到70摄氏度，然后再调回。

这种新材料的关键在于其几何设计。团队制作了具有特定排列支撑支柱的塑料管，当压缩时它会扭曲，而扭曲时它又会被压缩。这种设计基于折纸中的克雷斯林图案。通过连接两个镜像的克雷斯林管，团队创建了基础构建块，并使每个部分都能独立响应精确设计的磁场。

由于手性带来的不对称行为，这种材料能够表现出类似于物理系统中的滞后现象，即系统的反应依赖于(yú)其(qí)内(nèi)部(bù)状(zhuàng)态(tài)的(de)历(lì)史(shǐ)变(biàn)化(huà)。这(zhè)一(yī)特(tè)性(xìng)对(duì)于(yú)模(mó)拟(nǐ)难(nán)以(yǐ)用(yòng)数(shù)学(xué)建(jiàn)模(mó)的(de)复(fù)杂(zá)系(xì)统(tǒng)非(fēi)常(cháng)有(yǒu)用(yòng)。长(zhǎng)远(yuǎn)来(lái)看(kàn)，这(zhè)种(zhǒng)超(chāo)材(cái)料(liào)甚(shén)至(zhì)可(kě)能(néng)被(bèi)用(yòng)来(lái)设(shè)计(jì)模仿计算机晶体管逻辑门的物理结构。

【总编辑圈点】

这种材料挑战了我们对机器人的传统理解，让人瞬间联想到《变形金刚》中的场景。它或许标志着机器人学进入了一个新的时代。在这个时代中，智能行为可以通过材料本身的特性直接实现，而不需要复杂的内部构造。这一发展会极大地简化未来机器人设计，并提高其适应性和灵活性。该技术除了应用在医疗领域，也能在提升航空设备性能或改善建筑能效方面提供解决方案。长远来看，它也是对我们思考材料、机器与智能之间关系的一种启示。

（原标题为《受折纸艺术启发，可移动可变形的新型超材料问世》）