成功实现了软体机器人的可逆弹性体-流体转变能力，使其能够自由地在固态弹性体和流体状态之间转换。这一突破性发现为机器人的应用场景带来了显著拓展。

　　现有的固-液相变主要方法包括液态金属转变和铁磁流体转变。比如，通过利用低熔点的液态金属（由镓铁混合和盐酸溶液制成），在预定温度范围内进行固-液转变。然而，这种固态金属材料具有较高的刚度（杨氏模量约为3.6 GPa），难以在固态下进行柔顺的变形。铁磁流体转变方法则能够在低磁场下表现为牛顿流体，在强磁场下表现为宾汉塑性流体。然而，铁磁流体在宾汉塑性流体状态下的刚度较低（即约为4 kPa的剪切应力），并且铁磁流体会在水环境中溶解，这些问题亟待解决。

　　在该研究中，研究人员通过开发一种磁致热熔材料（MIMMs），成功实现了可逆弹性体-流体转变。MIMMs是一种磁驱柔性材料，在常温下具有足够的弹性（8-50 MPa的杨氏模量），在加热温度（60℃以上）具有可控的流动性。通过射频感应加热，可逆弹性体-流体转变可以在几秒钟内完成。MIMMs由热塑性粉末、磁响应颗粒和其他改性剂组成（如图1）。

　　图1. 磁致可逆弹性体-液体相变原理图，a) 相变原理；b) 制造过程; c) 光学显微镜图；d) 电子显微镜图

　　研究人员通过材料研究和赋予机器人多功能自我变形能力，对弹性、流动性和变形能力进行了深入探究。在自我变形能力方面，基于MIMMs的机器人实现了自愈（视频1）、空间重塑、自我分割、自我组装、增材制造和“活”字印刷等功能（图2）。

　　相较于以往的相变技术，弹性体-流体转变为软体机器人带来了更加灵活和生动的运动能力。MIMMs作为磁致变形的弹性体材料，或成为制造软体相变机器人的理想选择。此外，由于MIMMs具有共聚物的特性，基于MIMMs的机器人可以在水、油甚至酸碱环境中正常工作，而不会溶解。

　　图2. MIMMs的自我形变能力，a-c) 自治愈功能；d) 空间自生长能力; e) 自组装；f-g) 增材制造与“活”字印刷

　　在交互能力方面，基于MIMMs的机器人表现出很多有趣的功能，比如：协作修复破损结构（视频2）；MIMMs蠕虫通过相变穿过狭窄地形（视频3）；与外部物体共生，形成蝠鲼机器人并在在水下游泳（视频4）；可刚度重分布的磁致软体驱动器（图3），该致动器可以进行现场勘探（视频5）、原位药物输送（视频6）和插管导航（视频7）等任务。通过可逆弹性体-流体转变能力，基于MIMMs的导管可以实现自重构，用于路径锁定、体内导管携带和障碍物清除等多种用途（图4）。

　　图3. MIMMs的外界交互能力：a-b) 合作修复破损结构；c-d) 与外部物体共生; e-f) 相变穿越狭窄地形；g-h) 刚度可重分布的磁致软体驱动器

　　图4. MIMMs刚度可重分布磁致软体驱动器的应用场景：a-c) 狭窄地形的现场勘探；d-f) 原位药物递送; g-h) 体内插管导航

　　弹性体-流体转变的研究，为软体机器人多功能性的实现提供了一种新的可能性，并为解决软体机器人面临的弹-液相变问题提供了有效的解法。

　　香港中文大学（CUHK）医学机器人感知与人工智能研究课题组欢迎博士/博士后/研究助理加入，主要领域包括：医学机器人与智能系统、图像引导手术中的AI学习与控制、医疗机电一体化、连续和柔性机器人与传 感器、变刚度调控技术、AI辅助内窥诊断、医学图像处理等。更多详情，请参阅任洪亮教授Google Scholar信息页与实验室网站：