以光驱动 让材料“动”起来

复旦大学俞燕蕾团队的“光控液晶高分子致动材料的创造与调控机制”项目获得2025年度国家自然科学奖二等奖。团队提出了在光响应高分子中引入液晶的设计思想，发展了光控液晶高分子致动材料。光响应基团的结构变化通过液晶基元的协同作用被逐级放大，最终转化为材料的宏观形变。

光控高分子致动材料是在光刺激下产生形变、输出力量的一种智能软材料，是推动机器人向非接触精确控制和多模式灵活运动发展的物质基础。“想象一下，没有金属骨架的机器人，会是什么样？”俞燕蕾说，项目的目标就是：光信号→材料变形→机器运动。研发的智能软材料同时承担结构、感知、驱动功能。“未来机器人最大的进步，也许不是更强壮，而是更智慧；或许不再完全依赖传统马达，而由材料本身完成响应与运动。”

值得一提的是，在发展智能软材料的过程中，团队取得了重大科学突破。首先，发现光响应高分子多尺度结构变化新机制，率先实现长波长、低能量光响应，破解光响应分子结构转变无法放大为高分子网络宏观形变的难题，将形变提升100倍，达到骨骼肌应变量级。

其次，利用新材料研制全光控微流体新器件，提出微流体非接触精准致动的新机理，实现微流体高效输运和旋流振荡，解决了微量液体精确操控难和传质效率低的难题。这项研究让光除了照明，还能运输液体，甚至操控微型世界。利用光响应液晶高分子材料构建智能微通道，打造全光控微流体芯片，让液体听从光的指挥。智能微通道就是“液体高速公路”，可以实现微流体运输、混合、分离、融合，全部由同一个光源完成。全光控微流体芯片就像是给智慧医疗装上了“便携化验室”，以后在身边的小设备上滴一滴血就能出报告，让验血这件事变得像测体温一样简单方便。

本报记者 张炯强