弗吉尼亚大学突破：水面直接造机器人，能查污染物探洪涝

试想有一款不比叶子大的微型机器人，像水黾一样在池塘表面滑行。未来某天，这类设备或许能追踪污染物、采集水样，或是勘察对人类而言风险过高的洪涝区域。

弗吉尼亚大学工程与应用科学学院机械与航空航天工程教授徐宝兴（音）（Baoxing Xu），正率先研究制造这类机器人的方法。在《科学进展》（Science Advances）期刊发表的一项新研究中，徐教授团队提出了“HydroSpread（水力铺展法）”——这是一种首创的制造技术，对快速发展的软体机器人领域极具影响潜力。这项创新能让科学家直接在水面上制造柔软的漂浮设备，该技术未来可应用于医疗、电子、环境监测等多个领域。

此前，软体机器人中使用的薄而柔韧的薄膜，必须在玻璃等刚性表面上制造，之后再剥离并转移到水面——这一操作难度高，还常导致薄膜撕裂。而HydroSpread通过让液体本身充当“工作台”，完美避开了这一问题。液态聚合物液滴能在水面自然铺展成超薄且均匀的薄膜，徐教授团队再用经过精密调试的激光，将这些薄膜雕刻成复杂图案（圆形、条状，甚至弗吉尼亚大学的校徽），精度极高。

借助这种方法，研究人员制造出了两款类似昆虫的原型设备：

HydroFlexor（水力屈伸器）：通过鱼鳍般的动作在水面划行；

HydroBuckler（水力屈曲器）：灵感源自水黾，依靠腿部屈曲向前“行走”。

在实验室中，团队用头顶的红外加热器为这两款设备提供动力。薄膜受热时，其层状结构会弯曲或屈曲，进而产生划行或行走动作。通过反复开关加热器，设备还能调节速度，甚至实现转向——这证明，软体机器人实现可控、可重复的运动是完全可行的。未来，研究人员可设计出能响应阳光、磁场或内置微型加热器的版本，为研发可自主移动、自主适应环境的软体机器人打开大门。

“直接在液体上制造薄膜，为我们带来了前所未有的集成度和精度，”徐教授表示，“我们无需先在刚性表面制造再转移设备，而是让液体发挥作用，提供一个极其平滑的平台，降低了每一步操作的失败率。”

这项技术的潜力远不止于软体机器人。由于HydroSpread能更轻松地制造脆弱薄膜且不造成损坏，它还为研发可穿戴医疗传感器、柔性电子设备和环境监测仪开辟了新可能——这些工具需要具备薄、软、耐用的特性，适用于传统刚性材料无法发挥作用的场景。