8月1日，中国科学院深圳先进技术研究院发布消息称，该院杜学敏团队成功研制出能通过颜色变化进而实现与环境交互，同时还能运动的软体爬行机器人。该研究成果于7月31日在线发表于国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）姊妹刊《Matter》上。
变色龙，资料图
杜学敏博士介绍说，传统的软体驱动器难以兼具变形与变色的多功能特性，而次该团队研发的爬行机器人，可像自然界中的生物一样，自主感知环境变化并及时做出反应。
变色龙皮肤颜色变化显微图，资料图
变色龙之所以能改变皮肤颜色，源于其身上的结构色。变色龙的皮肤中存在一个个规整排列的纳米颗粒，当皮肤舒张或收缩时，纳米颗粒的间距会发生改变，进而会改变光的反射效果，最终呈现出肉眼可见的颜色变化，这种由于微纳结构与光相互作用产生的颜色，就是所谓的结构色。
据杜学敏介绍，受变色龙的启发，团队研制出一款变色薄膜。以周期性排布的纳米颗粒为模板，注入特殊材料并固化后，通过移除纳米颗粒模板，进而获得具有周期性纳米孔洞结构的变色薄膜。该薄膜在溶剂氛围中的颜色变化速度可快至0.2秒，并通过调控薄膜暴露在溶剂蒸气中的时间长短，从而实现不同的颜色变化。
蒸汽触发材料快速变色，资料图
此外，还能在乙醇、丙酮、氯仿等溶剂蒸气中产生各自对应的颜色变化，这种通过特定化学或生物分子等刺激实现变色的技术，未来有望应用于身体健康监查及环境污染监测领域等。
该项研究的另一大突破在于快速变色的同时，结合可控变形与可控运动的材料，实现了仿变色龙的驱动。通过模仿自然界中蛇和蚯蚓等爬行生物的运动方式，团队设计出了既能变色又能定向爬行的软体机器人，其运动速度达到了0.16cm/s（一分钟可以爬行逾6倍自己身长的距离）。
杜学敏介绍说，该成果有望在传感、通讯及机器人伪装等方面实现应用。
据了解，经团队实验表明，该爬行机器人的变色与变形持续逾100个循环后，仍然能保持优良的驱动特性。此外，团队还将此次研发材料设计成风车、花朵等各式复杂形状。
对于该研究成果的未来应用，杜学敏表示，研究团队目前已将此次研发材料与特种机器人结合，实现了机器人与环境实时交互的功能。未来计划将材料特性与人形机器人相结合，做成机器人的“皮肤”，赋予机器人更拟人的情绪表达。