西工大聯手港城大研發新型智能材料 為機器人技術打開一扇全新大門

（香港文匯網記者 李陽波 西安報道）在大多數人的傳統印象裏，材料永遠好像都是「被動」的，譬如鋼鐵承重、塑料絕緣、橡膠密封……如果有一種新材料，給它通上電，它就能自己變形、能牢牢吸附物體，還能精準操控液滴，你會不會覺得有點像科幻電影裏的設定？近日，由西北工業大學張衛紅院士團隊和香港城市大學組成的聯合團隊，把這個「設定」變成了現實。通過在介電彈性體材料中加入極性小分子添加劑，兩校聯合團隊成功研發出一種名為「電活性界面增強介電彈性體」（EIEDE）的新型智能材料，實現了大應變驅動、強電吸附和可控電潤濕效應的集成。這款新型材料不僅能「動」、能「吸」，還能「玩轉液滴」，將為軟體機器人、先進製造和微流控技術等領域帶來革命性的應用前景。

EIEDE材料能動能吸還能「玩轉液滴」

據了解，電活性聚合物是一類能夠在電場作用下產生大幅度形變的智能材料，分為離子型和電子型。作為電子型電活性聚合物的代表，介電彈性體已廣泛應用於人工肌肉、仿生機器人、可穿戴智能設備等核心場景。以往，對這類智能材料（介電彈性體）的研究，大都集中在它的「本徵特性」上，也就是材料自己在電場下如何伸縮變形。然而，這卻嚴重低估了介電彈性體的應用前景和發展潛力。因為材料真正厲害的地方，在於它如何和外界互動，比如能不能牢牢抓住東西？能不能操控液體？這些「界面相互作用」才是解鎖它潛力的關鍵。

西北工業大學和香港城市大學組成的聯合團隊，創新性地在材料中加入了一種特殊的「極性小分子添加劑」，成功激活了材料的「社交能力」。比起傳統材料，EIEDE材料就如同一塊柔軟的「電子皮膚」，不僅能變形，還能產生驚人的抓力，吸附強度更是傳統材料的488倍。它不僅能把平整的表面吸得牢牢的，就連坑坑窪窪的金屬片、鏤空的金屬網，甚至細細的金屬絲，都能一把「抓」住。

這項技術直接打破了傳統吸附裝置的局限，未來，爬牆機器人可以輕鬆吸附在粗糙的金屬表面上進行檢修，工業機械臂可以無損抓取各種形狀不規則的精密零件，這也為機器人技術和先進製造打開了一扇全新的大門。

除了能吸、能動，操控液滴是EIEDE材料的另一項絕活。研究人員發現，當一滴水接觸到EIEDE材料的正極時，神奇的事情發生了：材料表面就像被施了魔法，從原本排斥水的「疏水狀態」（水滴像落在荷葉上，接觸角83.15°），瞬間變成了極度親水的「親水狀態」（水滴幾乎攤平成一張「薄餅」，接觸角僅9.92°）。而更妙的是，當液滴接觸到負極時會產生「抗電潤濕」效應，增強局部疏水性，材料變得更「討厭」水，液滴立刻「回縮」。也就是說，一滴水在EIEDE材料上面，想攤開就攤開，想回縮就回縮，開縮自如。

與此同時，利用這種正負極的差異，兩校聯合團隊又設計了一個新的巧妙實驗，通過優化電極形狀，竟然實現了對液滴的精確「切割」。無論是想把液滴一分為二，還是一分為三，哪怕世一分為四？通通都可以。只需通過電場和電極形狀控制，EIEDE材料就能像剪刀裁布一樣，把一個大液滴精準地「剪」成幾個小液滴。

為多個領域帶來革命性應用前景

科研人員表示，EIEDE材料研究的突破性在於，它徹底顛覆了大家對智能材料的傳統認知。一個材料，不再只是一個被動的部件，而是一個集大應變驅動（像肌肉）、超強電吸附（像手）、智能液滴操控（像指尖）於一體的「全能型選手」。它的誕生，也為軟體機器人、先進製造、微流控技術等領域帶來了想像空間。未來，爬壁機器人可以輕鬆攀爬各種粗糙金屬表面，進行高空檢修；微流控設備可以在一個芯片上自動完成複雜液滴的分配與反應；智能吸附系統能在工業製造中無損抓取精密或脆弱的零部件。

據悉，該研究已發表於《科學進展》（Science Advances），西北工業大學博士研究生閆晗為論文第一作者，西北工業大學張軍詩教授、劉磊副教授、朱繼宏教授、張衛紅院士和香港城市大學呂堅院士為共同通訊作者。