細如髮絲機械人“攜手”改變周圍環境

美國康奈爾大學科學家首次造出能感知周圍環境溫度、並““攜手”改變環境的機械人，這些機械人直徑僅如髮絲，未來有望用於醫療和農業領域。相關論文發表於最新一期《自然 · 電子學》雜誌。

這款機械人能自主行走、感知環境、成像與測量，還能“相互交流”。研究團隊讓五十四個這樣的機械人“排兵佈陣”，再搭配溫度感知電路，讓液體在溫度不同的區域間流轉——從熱處泵向冷處，或反向而行。這是微型機械人首次能夠改變周遭物理環境。

這些機械人就像人工纖毛，類比了天然纖毛泵送流體的能力，即依靠纖毛的協調擺動，在微觀尺度上推動液體定向流動。人體呼吸道裡清除黏液、輸卵管運送卵子，靠的都是這個機制。

但團隊並未照搬天然纖毛的結構，而是設計出更高效的雙鉸鏈結構，可通過電子信號輕鬆程式設計。兩個鉸鏈依次運動，形成不可逆的划槳動作，從而驅動周圍液體。

單槳難成事，需眾多機械人合力。團隊將五十四個鉸接人工纖毛排成陣列，陣列配有兩個溫度感知電路——一個“領導者”、一個“追隨者”。兩者相互通信，使陣列中的纖毛同步，隨溫度變化共同泵送液體。這一電路基本決定纖毛陣列何時、用哪個鉸鏈泵送：溫度高於設定值，正向泵送；溫度較低，反向泵送。

團隊強調，感知環境、操控流體、微晶片之間彼此通信，這三項關鍵能力構成一個受自然系統啟發的反饋回路，未來有望用於醫療或農業。例如，機械人可能對光或pH值等作出反應，引發化學反應或機械運動。

水 登