生命有機(jī)體通過(guò)自主反饋和有效的運(yùn)動(dòng)策略表現(xiàn)出獨(dú)特能力，如蚯蚓爬行、魚的游動(dòng)和跳躍等，這種動(dòng)態(tài)適應(yīng)性激發(fā)了科學(xué)家們尋找類似的運(yùn)動(dòng)機(jī)制應(yīng)用于仿生機(jī)器人領(lǐng)域。但大多數(shù)驅(qū)動(dòng)器功能單一、應(yīng)用場(chǎng)景有限，影響其進(jìn)一步的開發(fā)和利用。因此，開發(fā)出適用于多場(chǎng)景應(yīng)用、多功能驅(qū)動(dòng)的響應(yīng)性驅(qū)動(dòng)器件具有重要意義。
受彈涂魚陸地爬行、液面游動(dòng)和跳躍的啟發(fā)，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員周峰團(tuán)隊(duì)與煙臺(tái)先進(jìn)材料與綠色制造山東省實(shí)驗(yàn)室、北京理工大學(xué)等合作，開發(fā)出一種內(nèi)置多孔結(jié)構(gòu)的多功能光驅(qū)動(dòng)和多場(chǎng)景應(yīng)用的仿生機(jī)器人（圖1）。在光刺激下，驅(qū)動(dòng)薄膜可以迅速在水面游動(dòng)，這是由于受光熱效應(yīng)的影響，薄膜周圍液體表面張力變小，形成梯度張力，驅(qū)使薄膜向高表面張力區(qū)域移動(dòng)，即馬蘭戈尼效應(yīng)（圖2a-c）。研究人員使用ANSYS軟件建立有限元模型，模擬并計(jì)算了薄膜的溫度和應(yīng)力場(chǎng)，證實(shí)了該現(xiàn)象的合理性（圖2d,f）。
通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和對(duì)光的有效控制，驅(qū)動(dòng)薄膜可以在水面上沿預(yù)先設(shè)計(jì)的路線完成直線、轉(zhuǎn)彎、旋轉(zhuǎn)和后退等運(yùn)動(dòng)（圖3a），也可以在固定光源照射下像游輪螺旋槳一樣自行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（圖3b），驅(qū)動(dòng)薄膜還可以克服乙醇溶液的阻力，完成液下爬行（圖3c）。在光刺激下，驅(qū)動(dòng)器可以在極短響應(yīng)時(shí)間（400ms）內(nèi)從液體介質(zhì)跳躍到空氣中，最高速度為2m/s，高度可達(dá)14.3cm（圖3d）。
研究人員研制的驅(qū)動(dòng)薄膜可以像彈涂魚一樣具備在空氣介質(zhì)中彎曲、空氣/液體界面游動(dòng)、液體介質(zhì)跳躍等行為。這種兼具多功能驅(qū)動(dòng)行為和多場(chǎng)景應(yīng)用特性的驅(qū)動(dòng)器對(duì)光響應(yīng)材料的簡(jiǎn)單模塊化結(jié)合具有重要意義，可供仿生驅(qū)動(dòng)器的進(jìn)一步開發(fā)和在微型機(jī)器人、傳感器和響應(yīng)性運(yùn)動(dòng)等領(lǐng)域的應(yīng)用參考和借鑒。
相關(guān)研究成果以Toward a Multifunctional Light-Driven Biomimetic Mudskipper-Like Robot for Various Application Scenarios為題，發(fā)表在ACS Applied Materials&Interfaces上。
研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院特別研究助理項(xiàng)目等的支持。
