中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（通訊員 趙勇 劉磊 記者 馮麗）最近，西北工業(yè)大學(xué)張衛(wèi)紅院士團(tuán)隊和香港城市大學(xué)組成的聯(lián)合團(tuán)隊，成功研發(fā)出一種名為“電活性界面增強(qiáng)介電彈性體”（EIEDE）的新型智能材料，這款材料能“動”、能“吸”，還能“玩轉(zhuǎn)液滴”，將為軟體機(jī)器人、先進(jìn)制造和微流控技術(shù)等領(lǐng)域帶來革命性的應(yīng)用前景。

電活性聚合物是一類能夠在電場作用下產(chǎn)生大幅度形變的智能材料，分為離子型和電子型。作為電子型電活性聚合物的代表，介電彈性體已廣泛應(yīng)用于人工肌肉、仿生機(jī)器人、可穿戴智能設(shè)備等核心場景。以往對這類智能材料（介電彈性體）的研究，大多集中在材料自己在電場下如何伸縮變形。這次，團(tuán)隊創(chuàng)新性地在材料中加入了一種特殊的“極性小分子添加劑”，成功激活了材料的“社交能力”。

實(shí)驗人員讓它和傳統(tǒng)材料（P7670）進(jìn)行了一場“吸力大比拼”。結(jié)果形成鮮明對比：在一塊金屬網(wǎng)電極上，EIEDE材料的吸附強(qiáng)度達(dá)到31.75 kPa，是傳統(tǒng)材料的488倍！這意味著它不僅能把平整的表面吸得牢牢的，就連坑坑洼洼的金屬片、鏤空的金屬網(wǎng)，甚至細(xì)金屬絲都能一把“抓”住。利用這項技術(shù)，未來，爬墻機(jī)器人可以輕松吸附在粗糙的金屬表面上進(jìn)行檢修，工業(yè)機(jī)械臂可以無損抓取各種形狀不規(guī)則的精密零件——這為機(jī)器人技術(shù)和先進(jìn)制造打開了一扇全新的大門。

同時，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一滴水接觸到材料的正極時，材料表面就像被施了魔法，從原本排斥水的“疏水狀態(tài)”（水滴像落在荷葉上，接觸角83.15°），瞬間變成了極度親水的“親水狀態(tài)”（水滴幾乎攤平成一張“薄餅”，接觸角僅9.92°）。這意味著，通過一個電場開關(guān)，就能讓液滴的鋪展程度實(shí)現(xiàn)超大范圍的調(diào)控?；诖嗽黹_發(fā)的液滴吸附裝置，在施加電壓時吸附液滴，撤去電壓則釋放液滴，實(shí)現(xiàn)了液滴的穩(wěn)定運(yùn)輸。更妙的是，當(dāng)液滴接觸到負(fù)極時會產(chǎn)生“抗電潤濕”效應(yīng)，增強(qiáng)局部疏水性——材料變得更“討厭”水，液滴立刻“回縮”。

利用這種正負(fù)極的差異，團(tuán)隊又通過優(yōu)化電極形狀實(shí)現(xiàn)了對液滴的精確“切割”：只需通過電場和電極形狀控制，就能像剪刀裁布一樣，把一個大液滴精準(zhǔn)地“剪”成幾個小液滴。結(jié)合液滴的變形、運(yùn)輸、分割和“錨定”等功能，團(tuán)隊還實(shí)現(xiàn)了多個液滴的錨定與移動，并能夠同時進(jìn)行檢測，增加了感應(yīng)面積。這為未來的微流控傳感平臺提供了新思路。

這項研究徹底顛覆了我們對智能材料的傳統(tǒng)認(rèn)知。一個材料，不再只是一個被動的部件，而是一個集大應(yīng)變驅(qū)動（像肌肉）、超強(qiáng)電吸附（像手）、智能液滴操控（像指尖）于一體的“全能型選手”。它的誕生，為軟體機(jī)器人、先進(jìn)制造、微流控技術(shù)等領(lǐng)域帶來了想象空間。該研究已發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）。