普林斯頓工程師打造「變形金剛」材料！無需馬達就能變形移動

想像一種能像遙控機器人般伸展、變形、移動，還能回應電磁指令的材料，但它卻完全不需要馬達或內部齒輪。這不是科幻電影情節，而是普林斯頓大學工程團隊的最新突破！

這項刊登在《自然》期刊的研究，從日本摺紙藝術獲取靈感，成功打造出介於機器人與材料之間的「超材料」。研究主持人、普林斯頓大學工程學教授格勞西奧·保利諾興奮表示：「這就像在材料與機器人間自由轉換，而且只需外部磁場就能控制。」

研究團隊採用特殊塑膠與磁性複合材料，透過施加磁場就能遠距改變材料結構，使其朝不同方向伸展彎曲。這種被命名為「變形機器人」（metabot）的創新材料，由許多可重組的映象單元模組構成，這種「手性」設計讓簡單的推拉就能引發複雜的扭曲收縮動作。

論文共同作者、電機工程學副教授陳敏傑解釋：「電磁場同時傳遞能量與訊號，單一動作很簡單，但組合起來就能產生驚人效果。」這項技術突破顯示，扭矩能遠距、即時且精準地觸發複雜機械動作。

未參與研究的MIT材料專家趙宣和盛讚：「這項研究透過控制模組組裝與手性狀態，實現了前所未有的多功能機械超材料。」義大利特倫託大學力學教授達維德·比戈尼更直指，這項突破可能引發軟體機器人、航太工程等多個領域的典範轉移。

研究團隊已用雷射微影技術打造出僅100微米（略厚於人類髮絲）的原型機。未來這種微型機器人可望用於精準給藥或協助外科手術。團隊還開發出能調節溫度的應用版本，實驗中材料表面溫度可在27°C至70°C間自由切換。

這項技術的關鍵在於幾何結構設計。研究人員採用被稱為「克雷斯林模式」的塑膠管，當兩組映象管體連線時，扭轉方向不同會引發兩端差異性摺疊。精確設計的磁場能獨立控制每個管段，創造出違反物理直覺的非對稱行為——就像經濟學中的滯後現象，系統反應會因歷史狀態而異。

保利諾教授指出，這種材料甚至能模擬電腦邏輯閘的運作，為模擬複雜系統提供實體工具。這項研究獲得美國國家科學基金會等多個單位支援，相關論文已發表於《自然》期刊。