上海
一束光打过来，一根管子自己变形了。没有加热，不是挤压，纯粹是光让它“动”了起来。更神奇的是，这根管子还能推着液体跑，甚至让“水往高处流”。
这不是科幻电影，而是复旦大学智能材料与未来能源创新学院俞燕蕾教授牵头研制的会追光的材料。
今天（7月8日），这项成果获颁国家自然科学奖二等奖。
【灵感来自防弹衣】
软体机器人，被列为未来机器人发展的第一大趋势。研制出能感知外部刺激并主动变形的智能材料，是这场变革的核心物质基础。
此前的很多研究，是用外接的机械泵和电机实现驱动，制作软体机器人的材料只扮演被动的执行角色。俞燕蕾在国际上最早提出“光控致动材料”概念——光照下既能大幅变形还能输出足够的力量，也就是材料本身可以实现感知、驱动功能，未来甚至可以融入控制。
然而，传统光响应高分子材料要么软得像橡皮泥，能变形但缺乏力量；要么硬得像塑料，有力量但缺乏柔韧性。
灵感来自一个意想不到的地方——防弹衣。它的关键材料叫芳纶纤维，属于液晶高分子。顾名思义，液晶既有液体的柔性，又有晶体的刚性。被子弹打中时柔性部分吸收能量，刚性结构提供力学支撑。
俞燕蕾团队引入液晶构筑出“刚柔并济”的结构，将材料形变幅度提升100倍，达到人体骨骼肌的形变量级。
但光有结构还不够，需要一个“开关”触发形变。
向日葵给了她启发——向日葵之所以追着太阳转，是因为体内有一种对光特别敏感的分子。俞燕蕾团队把光响应分子引入材料，再通过预拉伸使材料内部储存能量，光照触发瞬间能产生高达81%的收缩形变——相当于1米长的材料瞬间缩短到19厘米。光照下，材料因收缩产生的推动力创下国际最高纪录。更难得的是，这种材料同时拥有媲美天然蜘蛛丝的韧性，能反复形变而不易断裂。
日本液晶学会会长评价这是“光致形变的完全新机理”，诺贝尔奖得主费林加等国际顶尖学者纷纷借鉴引用。
【向闪蝶翅膀学结构】
闪蝶的翅膀没有蓝色色素，却闪耀着惊艳的蓝光——秘密在于鳞片上的纳米结构，它们通过光的干涉和衍射操控光线。这是大自然用微观结构操控物理世界的杰作。
俞燕蕾团队做的，是用人造微观结构操控液体。她们用这种新材料做了一根头发丝粗细的微米级管子。光一照，管子从均匀的圆筒变成一头细一头粗的锥形，就像鸭子的嘴。液体会自发地向细端移动——用光指挥液体，从此成为现实。
2016年，这项成果以长文形式登上《自然》。编辑评价：该系统能让液体走出S形和螺旋形轨迹。
但俞燕蕾不满足于此。能不能用这个技术做点真正有用的事？答案是：做蛋白检测。
传统的蛋白检测，需要抽静脉血，样本量大，耗时1到2小时。而这种用新材料造出的光控微流体芯片，只需一点指尖血，10分钟就能出结果。
目前，团队研发的全球首台光控蛋白即时检测设备正在上海多家三甲医院开展临床试验。心衰标志物、感染标志物、肿瘤标志物……30余项指标的定量检测，都能在这张小小的芯片上完成。
【向章鱼触手看齐】
差不多每隔十年，俞燕蕾就能拿出一项颇有分量的突破。2003年首次实现光控可逆弯曲，2016年带领团队攻克光控微流体，2026年捧回国家自然科学奖二等奖——节奏不快，但每一步都走得扎实。
“研究材料工作周期长、学科交叉大，但心态要好，小步快跑，抓紧时间慢慢做。”俞燕蕾说。
十年前，国际上做这个方向的课题组还很少，如今这个领域被带热了，正处在爬坡上升期。
生化环材有时被调侃为“天坑专业”，但在俞燕蕾看来：“所谓天坑专业，不是束缚人的借口。”从高中时她就喜欢化学，追求“做有用的东西”，“材料就是有用的物质，料要成材，材要成器，器要好用。”
如今，她是复旦大学智能材料与未来能源创新学院的执行院长。“把样品变成产品，再把产品变成商品”是她的雄心所在。研究团队正在湾谷科技园筹备着蛋白即时检测设备的产业化落地。“有望三五年内进入市场，但要形成足够的覆盖率，得要十年。”
俞燕蕾的目光还不止于此。
章鱼没有骨骼，却能完成抓握等复杂动作。这正是俞燕蕾的远景目标：让材料本身实现感知、驱动乃至控制功能，而不是靠算法和外挂的电机。“未来的机器人最大的进步，也许不是更强壮，而是更智慧。”
原标题：《从防弹衣和闪蝶找灵感，这种追光芯片只需指尖血，十分钟即可检测疾病指标》
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