不得了！荷兰物理学家造出会自己动的超材料，微观世界迎来“活的

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2026年2月25日，荷兰莱顿大学。物理学家丹妮拉·克拉夫特和胡里奥·梅里奥在实验室里，亲眼目睹了一个前所未有的景象：他们用比头发丝还细十倍的小球搭成的微观结构，竟然像有了生命一样，自己折叠、展开，收缩、扩张，如同一场无声的微观舞蹈。

这项研究发表在顶级期刊《自然》上。它可不是简单地把东西做小，而是首次在微观尺度上制造出了能够自发、可逆变形的“力学超材料”。这为未来的智能材料、乃至能钻进血管的微型机器人，打开了那扇最关键的入门。

我们平时接触的材料，其性质主要由化学成分决定。钢铁硬，是因为铁原子间的键结强；橡胶软，是因为高分子链容易拉伸。

但“超材料”走的是另一条路。它的神奇之处不在于“是什么”，而在于“怎么摆”。科学家像搭积木一样，把微观粒子排列成特定的几何结构，让整个材料展现出天然物质不具备的特性。比如，让电磁波“拐弯”的隐形斗篷，就是超材料的杰作。

莱顿团队的突破，在于把这种理念推向了极致。他们用二氧化硅小球作为“积木”，搭建出最关键的菱形单元。这些单元被刚性固定，然后再通过一个点连接起来，形成类似“笼目格子”的复杂结构。

关键来了：这些微观“积木”不再需要外力牵引。它们自己就会动。动的能量，就来自周围环境的热能。在这个尺度下，热运动不再是麻烦，而是驱动材料变形的“免费燃料”。一组菱形向右转，相邻的组就向左转，整个结构便像手风琴一样，有节奏地收缩和膨胀。

如果材料只是自己无规律地乱动，那还称不上“智能”。真正让这项研究“一叶知秋”的，是下一步：他们给这种自发运动装上了“开关”。

团队引入了磁性微粒。这样一来，整个超材料的结构就能对外部磁场做出响应。开关一开，磁场引导微粒排列，结构收缩；开关一关，热运动重新主导，结构膨胀。

这意味着什么？意味着我们第一次在微观尺度上，实现了对材料宏观形状的远程、精准控制，而且驱动力来自于环境本身。

这就像你不需要用线去提线木偶的每一根关节，只需要对木偶喊一声“站起来”，它身体里内置的微型弹簧和马达就会自动完成动作。从被动响应到主动执行，这是质的飞跃。

看到这里，读者一定会问：这么前沿的领域，我们中国科学家在做什么？

答案是：不仅在做，而且在很多细分方向上，已经跑到了世界前列。这项荷兰研究是基础原理的突破，而中国的研究更侧重于材料体系的创新和潜在应用的探索，形成了强有力的互补。

在力学超材料的设计与制备上，中国科学家早已深耕多年。例如，清华大学、复旦大学等团队在宏观和介观尺度上，设计出了多种具有负热膨胀、超轻高强等特性的超材料结构。荷兰团队的“笼目格子”设计，其理论模型和力学分析，在中国的凝聚态物理和材料学教科书里，都是重点讨论的经典范例。

更重要的是向微观和应用的延伸。当荷兰科学家用胶体小球搭积木时，中国科学家在用更丰富的材料“烹饪”。例如，国家纳米科学中心、中国科学院化学研究所等机构，在利用DNA折纸术、嵌段共聚物自组装来构建精密纳米结构方面，成果斐然。这些本质上就是更复杂、更精细的超材料构建。

在微型机器人这个终极应用方向上，中国团队更是捷报频传。哈尔滨工业大学的科学家能让微型机器人爬坡、负重；清华大学和北京大学的团队开发出由光、pH值或生物酶驱动的微纳马达，能在溶液中自主航行。这些微型执行器，未来完全可以与莱顿团队开发的这种可变形“智能材料”结合，组成真正意义上的、能在人体内执行药物输送或微创手术的“微型医生”。

可以说，荷兰团队的这项研究，为微观世界“自驱变形”提供了第一个完美的实验范本。而中国科学界在相关领域的深厚积累，确保了我们不仅看懂了这份“范本”，更有能力在下一阶段的“实战应用”中，拿出我们自己的解决方案。

这项研究的意义，或许可以用一句话概括：它证明了，在微观世界里，我们可以像编写程序一样，通过设计结构来“编写”材料的宏观行为，而驱动程序的能量，就藏在周围的环境中。

接下来，科学家们可以在这个平台上“翻译”更多超材料概念。比如，设计出在微观尺度上具有负泊松比（一拉就变胖）的材料，或者能根据环境酸碱度、特定生物分子而自动改变形状的智能凝胶。

这不仅仅是材料科学的进步。当我们可以随心所欲地构建微观世界的“变形金刚”时，从新型传感器、柔性电子器件，到能模拟生命组织的人工肌肉，都将迎来全新的可能性。