科学家打造仿昆虫机器人，可漂浮、划行与漫步于水面

水上漫步不再是昆虫的专利，一种新型制造技术让软体机器人也能在水上自由行动。

弗吉尼亚大学的工程师们开发出一种名为“HydroSpread”的创新制造技术，该技术允许在水面上直接制造超薄聚合物薄膜，从而创造出能够模仿水黾等水生昆虫的机器人。

研究人员已构建出两种原型设备：HydroFlexor能够以鳍状运动在水面上划行；HydroBuckler则利用弯曲腿模仿水黾的步态在水面上“行走”。

这些机器人由分层薄膜构成，在实验室中通过顶部的红外加热器提供动力。热量使薄膜弯曲或变形，从而产生运动。通过循环开关热量，机器人可以调整速度甚至改变方向，证明了在这种微小尺度上实现可控、可重复运动的可能性。

水上的软体机器人

传统制造软体机器人所用的柔性薄膜时，需要在玻璃等刚性表面上进行制造，然后将其剥离并转移至水中。这一过程不仅极其精细，还容易导致薄膜破损。

HydroSpread技术通过让液体本身充当“工作台”，解决了这一难题。

液滴状液态聚合物能够在水面自然扩散形成超薄均匀的薄膜。研究人员随后利用激光将这些薄膜精确切割成复杂图案。

弗吉尼亚大学机械与航空航天工程教授Baoxing Xu表示：“直接在液体上制造薄膜使我们获得了前所未有的集成度和精度。让液体提供一个完美光滑的平台，减少了每一步失败的可能性。”

技术原理与特点

HydroSpread的核心创新在于它避免了脆弱的后期制造转移步骤。

该方法使用双层薄膜结构，当受到外部红外热源加热时，两层以不同速率膨胀，导致薄膜弯曲或变形，从而产生运动。

这种制造方法适用于多种类型的墨水和液体，使得复杂设备的规模化量产成为可能。

通过消除脆弱的转移阶段，这种方法提高了成品率，使软体机器人能够实现更复杂的设计。

应用前景广阔

这些机器人的潜在应用远不止于软体机器人领域。

HydroSpread技术使得生产用于可穿戴医疗传感器、柔性电子设备和环境监测器的精密薄膜变得更加容易。

未来，这类机器人可用于侦察洪水区域、监测污染物或采集水样，执行对人类过于危险或精细的任务。

目前，HydroFlexor和HydroBuckler还仅是实验室规模的原型，但它们的昆虫般运动方式预示着未来微型机器人舰队能够在水面上滑行，执行各种任务。

未来发展方向

目前，这些机器人在实验室中由红外加热器驱动。未来版本可能被设计成能响应阳光、磁场或微型嵌入式加热器，为能够自主移动和适应的软体机器人打开大门。

研究人员表示，这项研究建立了在液体环境中直接设计和部署功能性软体设备的简化途径。

随着技术的进一步发展，这些机器人有望在环境监测、搜救行动和生物研究等领域发挥重要作用。

这项研究的结果已发表在《科学进展》期刊上。

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