仿生奇迹：机器人也能“水上漂”，模仿水黾

在平静的池塘或湖面上，你经常能看到一种轻盈的昆虫——水黾，它们拥有在水面上滑行和跳跃的独特能力，仿佛能够违反物理定律。这种令人惊叹的自然现象，长久以来一直是工程师和科学家的灵感来源。现在，来自弗吉尼亚大学工程与应用科学学院的研究团队，成功地从这种昆虫身上获得了启发，开发出一种全新的制造技术，可以直接在水面上构建软体机器人，并让它们像真正的“水蜘蛛”一样，轻松地在水面上行走。

这项被称为 HydroSpread 的新型制造技术，彻底颠覆了传统的软体机器人制造流程。过去，为了制造柔韧、超薄的机器人薄膜，研究人员必须先在坚硬的表面（如玻璃）上进行构建，然后再小心翼翼地将脆弱的薄膜转移到水面上。这个过程不仅繁琐，而且极易导致材料撕裂和损坏。而弗吉尼亚大学机械与航空航天工程教授鲍星旭（Baoxing Xu）的团队发现了一个巧妙的解决方案：为什么不直接利用液体本身作为“工作台”呢？

他们的创新之处在于，将液态聚合物滴到水面上，聚合物会自然地扩散成均匀、超薄的薄片。然后，研究人员使用精细调谐的激光，可以直接在水面上的薄膜上精确地切割出复杂的形状和图案，包括像大学校徽这样复杂的细节。这种方法的好处是显而易见的：水面天然提供了一个绝对平滑的平台，消除了传统刚性制造表面带来的应力或缺陷，从而极大地提高了制造精度和薄膜的完整性。

利用这项“水上制造”技术，团队成功设计并制造出了两种仿生原型机。其中一种被称为 HydroBuckler，它正是受到水黾的启发。这款机器人拥有仿生设计的“腿”，其移动机制是基于腿部的屈曲。研究人员通过头顶的红外加热器为这些装置提供动力，当薄膜被加热时，其分层结构会发生弯曲或屈曲，从而产生向前划水或行走的动作。通过控制加热器的开关，这些装置就能控制速度，甚至进行转向，证明了它们能够实现可控、重复的运动。

这种全新的制造方法和仿生设计，为软体机器人的未来开启了广阔的空间。由于它们超薄、超柔、超轻，且能直接利用水面的张力或其独特的移动方式，这些“水蜘蛛”未来可以被应用于各种危险或难以到达的环境。例如，它们可以部署在受污染的河流或洪灾区域，进行水质样本采集或灾后侦察。此外，这种在液面上直接构建精细薄膜的技术，也为柔性电子产品、可穿戴医疗传感器以及其他需要超薄、柔韧且耐用材料的应用，提供了全新的可能性。可以说，这项技术不仅让机器人学会了“水上行走”，也为未来更小、更智能、更适应环境的设备，奠定了坚实的基础。

参考资料：DOI：10.1126/sciadv.ady9840