从水生昆虫身上获得灵感，特种薄膜让机器人“水上漂”

科技日报记者 刘霞

美国弗吉尼亚大学工程与应用科学学院研究团队从自然界水黾等水生昆虫身上获得灵感，利用新型薄膜，研制出两款能在“水上漂”的机器人原型装置。研究成果发表于新一期《科学进展》杂志。

新研制的两款装置各具特色：一款名为“HydroFlexor”，能通过模拟鱼类的鳍状运动实现推进；另一款名为“HydroBuckler”，可仿效水黾的划行动作，以独特的弯曲姿态在水面“漫步”。

要让机器人实现水面漂浮与运动，必须配备超薄的柔性特种薄膜。传统制作工艺需在玻璃等刚性基底上加工薄膜，再转移至水面，此过程极易导致薄膜破损。而新技术实现了在液面上直接制造薄膜——团队先将液态聚合物油墨滴注于水面，待其自然扩散形成超薄无缝膜层，再通过激光切割技术，直接在水面塑造出机器人的肢体与躯干轮廓。

这些特殊薄膜采用双层复合结构，当受到外部红外线照射时，因两层材料热膨胀率差异会产生弯曲形变，从而将热能转化为驱动力。

这一技术不仅规避了柔性材料制造中棘手的转移破损难题，更打通了从薄膜制备到结构成型的全流程，为在液态环境中直接构建功能型柔性器件开辟了新途径。而且，这项突破性技术兼具广泛适用性与可扩展性：既能适配多种油墨与液体组合，又具备大规模生产潜力。最终，科学家将脆弱的薄膜材料转化为坚固实用的水上设备，广泛应用于水质监测、灾害救援、环境感知等领域。

团队强调，此项创新技术的应用前景远超机器人范畴。它还可用于制造可穿戴医疗设备所需的超薄弹性薄膜，甚至为下一代电子产品研制高耐久性柔性元件。

总编辑圈点

通过模仿不同的动物，科研人员让机器人成功实现了“水上漂”。值得一提的是，这次他们找到了一种直接在水面上制造机器人的创新方法。机器人要实现水面漂浮，需要一种特种薄膜。传统制造方法是先制造薄膜，再转移水面，转移中容易使薄膜破损。而新方法则直接将膜铺在水面上，然后用激光技术制造机器人的身体，机器人直接在水面“出生”。这是一种高成功率的柔性器件制造方法，未来具有不局限于机器人范畴的广泛应用前景。