普林斯頓大學研發「變形磁控材料」 無需馬達就能變形移動

還記得《變形金剛》電影中那些能自由變形的機器人嗎？普林斯頓大學的工程師團隊最近研發出一種革命性材料，它能像遙控機器人般伸展、變形、移動，卻完全不需要任何馬達或內部齒輪驅動。

這項發表在《自然》期刊的研究，靈感來自日本摺紙藝術。研究團隊創造出一種模糊材料與機器人界線的「超材料」，這種材料的特殊效能來自其物理結構而非化學組成。工程系教授Glaucio Paulino表示：「這是一種可透過外部磁場控制，能在材料與機器人間自由轉換的創新設計。」

研究團隊將這種新材料命名為「metabot」，它由許多可重組的映象單元模組構成。論文作者之一、電機工程系副教授Minjie Chen解釋：「電磁場能同時傳遞能量與訊號，雖然每個單一行為都很簡單，但組合起來就能產生複雜動作。這項研究突破了電力電子的極限，實現了遠距、即時且精準的力矩傳遞。」

研究團隊利用雷射微影技術，成功製造出僅100微米（比人類頭髮稍厚）的原型機。這種微型機器人未來可應用於精準藥物遞送或協助外科手術修復受損組織。此外，團隊還開發出能調節溫度的版本，實驗中能在陽光照射下將表面溫度從27°C調整至70°C。

這種材料的關鍵在於其特殊的幾何結構。研究人員設計的塑膠管在壓縮時會扭曲，扭曲時又會壓縮，這種被稱為「Kresling摺痕」的結構，讓材料能透過精確設計的磁場獨立控制每個區段。更特別的是，由於映象對稱特性，這種材料能打破傳統物理的作用力與反作用力法則。

未來的應用潛力十分廣泛，MIT材料專家Xuanhe Zhao教授盛讚這項研究「為摺紙設計開闢了令人振奮的新途徑」，義大利特倫託大學Davide Bigoni教授更認為這項突破性技術可能「推動軟體機器人、航太工程等多個領域的典範轉移」。

研究團隊表示，這種材料甚至能模擬電腦邏輯閘的運作。Paulino教授指出：「這為我們提供了一種物理方法來模擬複雜行為，例如非交換狀態。」這項跨領域研究匯集了土木工程、電機工程等多個實驗室的專業人才，展現了普林斯頓大學在創新材料研發上的領先地位。

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