受水黽啟發：研究團隊研製微型游泳機器人，可用於醫療與環境領域

滑鐵盧大學的研究人員從昆蟲在水面滑行的動作中獲得靈感，設計出了由光控制的微型機器人。這些機器人在環境修復和生物醫學應用方面展現出了巨大的潛力，相關研究成果已發表於《先進功能材料》期刊。

化學工程系教授兼SMART實驗室主任哈梅德·沙赫薩萬博士表示：「我們正朝著具有更自主行為的智慧游泳機器人邁進，透過讓它們對光或磁場等外部線索做出反應來實現這一目標。」

研究團隊的靈感源自黽蝽科昆蟲（俗稱水黽）的運動策略。水黽透過身體釋放化學物質，使其能夠在水面上滑行，同時還能利用腿部操控水面，以控制運動方向。

模仿這些昆蟲製造的微型機器人，採用了液晶彈性體材料，這種材料會對光做出反應而改變形狀。此外，機器人還搭載了受魷魚生物學啟發的蛋白質化學馬達。

當機器人暴露在紫外線或可見光下時，其靈活的腿部會向上或向下彎曲，改變與水的表面張力，就像水黽操縱自身運動一樣，實現前進、轉彎或旋轉。而從魷魚吸盤中提取的一種蛋白質，能夠透過吸收和釋放化學燃料，為機器人提供動力。

沙赫薩萬與密歇根大學的研究人員合作完成了這項研究，阿卜頓·佩納 - 弗朗切什博士以及研究生黃楚琪和娜塔莉·平欽也參與其中。沙赫薩萬指出：「推進和控制運動方向的這種組合，在微型機器人領域至關重要。透過我們的設計，無需任何物理繫繩或外部馬達，就能控制機器人的運動。」

這些微型游泳機器人的研發，建立在沙赫薩萬先前的研究基礎之上。他此前曾為此目的研製出包含從植物中提取的可持續纖維素奈米顆粒的軟質水凝膠複合材料。

這項使用二維薄片進行的研究，在現實世界中有著潛在的應用，例如部署自主機器人清理水域中的微塑膠，或者引導機器人進入人體內部進行高度專業化的醫療程式。

未來的研究將聚焦於創造能夠在水面和水下航行的三維機器人。研究人員還在探索其他推進方法，如磁場，以擴充套件機器人的功能。沙赫薩萬表示：「我們正在為新一代微型機器人奠定基礎。隨著進一步的發展，這些智慧游泳機器人將能夠自主穿越各種環境。」