无需外力，神奇超材料可自行收放
发布时间: 2026-03-02 09:36:48
科技日报北京2月27日电（记者刘霞）荷兰莱顿大学物理学家在25日的《自然》杂志刊发研究报告称，他们制造出一种神奇的超材料，无需任何外力驱动就能自行收缩与展开，就像在自主“呼吸”一样。这一成果为智能可重构材料和微型机器人技术开辟了全新途径。
新型热机械“超材料”的构建模块。图片来源：《自然》网站 研究团队表示，这是人类首次在微观世界打造出如此灵动的结构。这款超材料彻底颠覆了人们对物质的传统认知：运动不再来自材料本身，而是源于粒子间精妙的连接方式，让无生命的物质仿佛拥有了生命的律动。
团队巧妙地将微小的二氧化硅球体（胶体微粒）组装成精心设计的建筑模块，每个结构单元仅有人类发丝宽度的1/10。这些微观世界里的“乐高积木”被塑造成菱形排列，通过精准控制粒子间的连接点，既确保了机械稳定性，又赋予了它们自由旋转的灵动性。从基础单元开始，研究人员逐步构建出更为复杂的架构，最终完美呈现出名为“笼目晶格”的超材料。
在光学显微镜下，这些微观结构展现出惊人的景象，它们能够自发地收缩和展开。
团队解释说，由于热能驱动，粒子能够自发运动，推动结构优雅地折叠与展开。这种运动绝非杂乱无章。当一组四边形顺时针旋转时，相邻组必逆时针响应，形成和谐的收缩与展开节律，仿佛材料在自主“呼吸”。
更令人振奋的是，团队通过引入磁性微粒，能控制这种微观“舞蹈”的节奏。磁场的开启与关闭，精准控制着结构的收缩与扩张，为这项技术从实验室走向现实应用铺平了道路。
团队同时构建了描述热运动与超材料互作用方式的理论框架，实验结果与理论预测高度吻合。
团队展望，这种自主“呼吸”的超材料，将为人造肌肉、自适应光学器件，乃至能自主响应环境变化的微型机器人奠定基础。
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