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  近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫(yī)工所納米調(diào)控研究中心杜學敏研究團隊與智能仿生中心吳新宇和徐天添研究團隊合作，研發(fā)出受章魚啟發(fā)的多功能微型軟體機器人，集成多模態(tài)運動、可控變形、光學偽裝、可視化感知環(huán)境等功能于一體，極大提升了軟體機器人在復雜限域空間內(nèi)運動與執(zhí)行多重任務的能力。研究成果以"Reconfiguration, Camouflage and Color-shifting for Bioinspired Adaptive Hydrogel-based Millirobots"為題，發(fā)表在材料領域權威期刊Advanced Functional Materials (影響因子：15.621)。 杜學敏研究員、崔歡慶助理研究員、徐天添副研究員為共同第一作者，杜學敏研究員與吳新宇研究員為共同通訊作者，深圳先進院為唯一通訊單位。 

  自然界中存在多種動植物能夠動態(tài)地改變自身的形貌、外觀、尺寸以適應外界環(huán)境的變化或躲避天敵。受自然界啟發(fā)，研究者們開始模仿動植物的功能來構筑仿生軟體機器人來執(zhí)行特定的任務。然而，已有報道的微型軟體機器人由于機器人結構設計及材質(zhì)選擇限制，導致大多微型軟體機器人欠缺自適應特性，極大限制其應用。

圖1 多功能微型軟體機器人的構筑及其多模態(tài)運動、變形、偽裝、變色等多功能

  基于杜學敏研究團隊前期在智能變形與變色材料的研究基礎（Research, 2019, 2019, 6398296; Matter, 2019, 1, 626; Adv. Mater. 2017, 29, 1702231; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1801027; J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 24748；Adv. Mater. Technol., 2017, 2, 1700120），研究團隊通過仿生章魚，創(chuàng)新性地提出分段式結構設計：將磁響應釹鐵硼顆粒僅設計在溫敏性水凝膠的頭部，作為驅(qū)動單元；將反蛋白石多孔結構設計在透明的溫敏水凝膠的尾部，作為功能單元。通過實時調(diào)控磁場方向與頻率，微型軟體機器人展現(xiàn)出爬行、滾動、擺動、螺旋性推進等多模態(tài)運動，能夠精準地穿梭通過2 mm高的隧道，及450 μm寬的狹窄通道；與此同時，在遇到孔洞尺寸比機器人自身尺寸還小時，微型軟體機器人在光熱作用下甚至可以縮小至原身體尺寸的35%，進而自由穿過小于自身尺寸的狹窄空間；更有意思的是，由于水凝膠的高透明性，從而使得微型軟體機器人在復雜環(huán)境里具有優(yōu)異的光學偽裝功能，而且當環(huán)境溫度變化時，反蛋白石多孔結構的尾部還能通過顏色變化實時感知周邊環(huán)境溫度變化。這種集成智能材料的微型軟體機器人不僅為新一代軟體微型機器人設計提供了新的思路，而且融合材料智能特性與機器人運動功能有望拓展在生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測等多個領域應用。 

  該系列研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然基金、廣東省、深圳市等科技項目資助。  

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201909202