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【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，却能改变形状和移动。在最新一期《自然》杂志上发表的文章中，团队描述了如何借(jiè)鉴(jiàn)折(zhé)纸(zhǐ)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）。利用磁场，他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(xiàng)技(jì)术(shù)有(yǒu)望(wàng)推(tuī)动(dòng)柔(róu)性(xìng)机(jī)器人、航空航天工程、能量吸收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(huì)扭(niǔ)曲(qū)，而(ér)扭(niǔ)曲(qū)时(shí)它(tā)又(yòu)会(huì)被(bèi)压(yā)缩(suō)。这(zhè)种(zhǒng)设(shè)计(jì)基(jī)于(yú)折(zhé)纸(zhǐ)中(zhōng)的(de)克(kè)雷(léi)斯(sī)林(lín)图(tú)案(àn)。通(tōng)过(guò)连(lián)接(jiē)两(liǎng)个(gè)镜(jìng)像(xiàng)的(de)克(kè)雷(léi)斯(sī)林(lín)管(guǎn)，团(tuán)队(duì)创(chuàng)建(jiàn)了(le)基(jī)础(chǔ)构(gòu)建(jiàn)块(kuài)，并(bìng)使(shǐ)每(měi)个(gè)部(bù)分(fēn)都(dōu)能(néng)独(dú)立(lì)响(xiǎng)应(yīng)精(jīng)确(què)设(shè)计(jì)的(de)磁(cí)场(chǎng)。

由(yóu)于(yú)手(shǒu)性(xìng)带(dài)来(lái)的(de)不(bù)对(duì)称(chēng)行(xíng)为(wèi)，这(zhè)种(zhǒng)材(cái)料(liào)能(néng)够(gòu)表(biǎo)现(xiàn)出(chū)类(lèi)似(shì)于(yú)物(wù)理(lǐ)系(xì)统(tǒng)中(zhōng)的(de)滞(zhì)后(hòu)现(xiàn)象(xiàng)，即(jí)系(xì)统(tǒng)的(de)反(fǎn)应(yīng)依(yī)赖(lài)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)被用来设计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(zhé)纸(zhǐ)艺(yì)术(shù)启(qǐ)发(fā)，可(kě)移(yí)动(dòng)可(kě)变(biàn)形(xíng)的(de)新(xīn)型(xíng)超(chāo)材(cái)料(liào)问(wèn)世(shì)》）