沂蒙山区女孩研发可自愈可形变软体机器人，有望进入太空执行任务 “为什么鸭嘴兽不是胎生？E

“为什么鸭嘴兽不是胎生？Ellie说，是因为鸭嘴兽太胖太扁，胎生的话Baby会在肚子里压死，所以就卵生，反正我觉得有道理。 ”这是一位科学家妈妈陪7岁的女儿学习时发的一条朋友圈。

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图|发给女儿的朋友圈（来源：受访者）
四天后，她又发了一条朋友圈，内容是：“愿你继续努力！愿我继续加油！”配图是她的学生被授予优秀毕业生的荣誉证书。

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图|发给学生的朋友圈（来源：受访者）
她是妈妈，也是老师，更是科学家，她就是东华大学材料学院复材系副教授杨丽丽。

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图|杨丽丽（来源：受访者）
前不久，受多头螺丝刀的启发，她开发出一种基于形状记忆聚合物的软体机器人。

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图|一张“五瓣花”软体机器人的照片，它具备功能编程能力、快速3D组装能力、光驱动的局部双向驱动和批量的单向驱动能力（来源：受访者）
以“五瓣花”机器人为例，它能利用光驱动自愈合的机制，来实现自我编程和自身3D快速装配。

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图|可形变的软体机器人“五瓣花”（来源：受访者）
今年39岁的杨丽丽，来自山东沂蒙山区的一个小村庄，上树爬山、下河摸鱼是童年的常态，因此她对大自然有着根深蒂固的热爱。受此影响，从哈工大博士毕业以来，她就决定专心研究动态仿生材料。
【沂蒙山区女孩研发可自愈可形变软体机器人，有望进入太空执行任务】动态仿生现象非常常见，比如花朵在白天开放、夜晚闭合；壁虎遇到危险能快速断尾；变色龙可根据环境颜色改变自身颜色。
在外场刺激下，动态仿生材料也能改变自身形状或性质，以适应不断变化的环境。同样。因此，用这种材料做成的机器人，环境适应能力也非常强。

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图|“青蛙”软体机器人可执行一系列组合光驱动的运动任务，包括局部可逆形状转换、重新配置和重新编程（来源：受访者）
即使服役环境或执行任务出现改变，这类机器人也可通过光焊接调整局部单元，从而快速执行新动作；就算局部单元受损，也能通过光驱动实现自愈合。

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图|基于掺杂少量银纳米线的半结晶乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）的制备、光响应和光愈合机理（来源：受访者）
本次研究的痛点在于，多数软体机器人的功能过于单一，给其设计了动作A就只会动作A ，做调整也只能做整体调整，很难进行局部调整。
以做海底探测为例，假如周围环境有变化，机器人就得改变任务，而机器人的动作已被编程设计好根本无法更改，这时机器人就等于毫无用处。基于该痛点，她打算提高软体机器人的环境适应能力。
把热驱动更换为光驱动
目前的软体机器人一般采用气动、电场、流体、磁场等驱动方式，但是在复杂的服役环境下，往往存在驱动元件比重过大、操作复杂等缺点。
而她想到的办法是光驱动，优势在于它采用远程非接触式，此外还可做局部精确控制。选好了驱动方式，接下来就是选材料。
常见驱动材料主要包括水凝胶、液晶弹性体、形状记忆聚合物等，水凝胶的杨氏模量（固体材料抵抗形变能力的物理量）普遍偏低，应用领域比较受限；液晶弹性体往往要对端基、或侧基进行特殊分子设计和聚合方法设计；相比之下，形状记忆聚合物就显得更优秀。
作为一种形状记忆聚合物，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA ， ethylene-co-vinylacetate)聚合物已经完全工业化生产，成本低且杨氏模量适中。美中不足的是， EVA属于热驱动智能材料，因此得想办法让它可以被光驱动。
为把热驱动更换为光驱动，杨丽丽给软体机器人加入了银纳米线，这是一种具有出色光热效应的材料。

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图|银纳米线的扫描电子显微镜图（来源：受访者）