有了可變形材料，機器人變身so easy？

文/小豪

小時候看西遊記，最羨慕的應該就是孫悟空：拔一根毫毛吹口氣兒，想變成啥變成啥。與二郎神鬥法那一段，簡直是精彩至極。

但羨慕也只能歸羨慕，畢竟按照質量守恆定律來說，一隻大活猴子怎麼也不可能變成一隻蒼蠅，然後再變成一座廟。然而如果從現實角度來考慮變形這件事的話，倒也不是沒有可能，這其中涉及的一個核心內容就是：材料。

提到可變形的材料，也許很多人會想到液態金屬。我們在之前的文章中也曾經對此有過介紹。當然，液態金屬很可能是構成可變形物體的最佳材料——只要能化成水，隨便什麼形狀都可以打造。但顯而易見的是，液態金屬想要達到我們隨心所欲的變形效果，恐怕還是有很長的路要走。

那麼，太過於科幻的液態金屬之外，我們目前可以抓住的可變形材料又有哪些呢？

研究了幾十年的變形材料，現在都能變啥樣？

從四十年代以來，研製可變形的聚合物和金屬就已經成為了科學家們的目光聚焦所在。一個基本的思路就是：由這種材料製成的物體，在受到外力而改變形狀之後，經過一定的外界因素刺激，比如光、熱、水等等，可以恢復到原來的形狀。

形象一點說就是，物體失憶（改變形狀）之後，經過喚醒（刺激），最終又恢復了記憶（形狀恢復）。長期以來，這種變形僅限於恢復到與原來相同的形狀。但去年中國科學家的一項研究則將為這項技術帶來了突破。

浙江大學的研究人員通過設計一種新型的聚合物塑料，可以變成不僅限於一種的形態。他們通過對一片聚合物進行事先的變成設定，隨著溫度的不斷升高，在特定的溫度值下會變成船、鳥，最終恢復到原始形狀。

那我們可以試想一下：如果可以實現72種物體的變成，那可就是名副其實的七十二變了……

但更能滿足我們想像力的大概是能在硬和軟之間進行自由轉化的材料了。美國科學家研發的一種新型材料，其製作過程也非常簡單，即將泡沫結構浸透到蠟液中，冷卻之後就可以。這種泡沫結構由電線進行連接，在通電的時候材料就會變軟。冷卻之後，材料就會變得特別堅硬。

打個比方，用這種材料做成一個機器人，當前行的道路無法容納的時候，就可以進行加熱，從而使其縮小形體；等到穿過之後再進行冷卻，恢復到原來的狀態，是不是也很過癮？

而最常被討論的可變形材料液晶彈性體最近也出了新動向。液晶彈性體是新一代的高分子材料，其本質上來說是具有液晶性質的橡膠材料。液晶彈性體的一個顯著特點是，隨著外界的光、熱等刺激性的因素髮生改變，其也會因之而改變形狀，比如彎曲、延展。

一般而言，看液晶彈性體的技術高不高，就在於其變形究竟能變出個什麼花樣來。

美國科羅拉多州博爾德大學的工程師們利用液晶彈性體來實現對新研發材料的編程。與普通的液晶彈性體一樣，其也是通過對光和熱的改變來對物體的形狀進行改變。但該材料的獨特之處在於，通過編程，一張手摺的紙天鵝在被加熱到華氏200度的時候，其會鬆弛得像一張扁平的床單；而當溫度逐漸冷卻到室溫，其又會恢復到預先設計好的形狀。

我們可以這樣理解：材料形狀的變化程度越高，也就意味著其普適的可能性越高。將天鵝變成床單，這應該可以算作一個值得期待的進步。

當可變形材料成熟，機器人或將上演大變身

所有技術的研究一定是為了解決問題而來。對變形材料而言，如果只是變變身滿足一下我們對神話故事的想像，那也有點太狹窄了。事實上，變性材料成熟之後，至少在以下行業當中將可能產生重要的影響。

1.緊急事故救援。

以前我們講機器人在應對緊急情況的時候，往往提到的是其在危險情況下對人的替代性，主要目的是降低救援人員的二次安全風險。但以硬金屬為主要材料的機器人在很多情況下也會受到形體的限制，比如高度不夠或者穿洞困難。由於形體無法改變，所以往往機器人能不能用，則完全在於救援現場符不符合使用機器人的條件。

有了可變形材料之後，救援機器人將可以根據條件的限制在一定程度上改變自身的形狀或者大小，等到進入任務區域之後再進行恢復。

2. 醫療救助。

可變形材料如果在醫療方面能夠得到應用，其將很可能對現有的手術方式產生革命性影響。

手術從開刀到微創就是一個巨大的進步，它大大減輕了患者的痛苦。如今非常流行的一個概念則是利用微型機器人進入到人的血管、臟器當中進行檢查和治療。可變性材料的使用意義在於，其可以以原始材料的形式進入人體，然後在任務區域恢復到指定的編程形狀。

這其中的好處在於，直接投放的成型的機器人很可能會在人體穿梭的過程中造成一定的傷害，而可變形材料則邊緣和表面更柔和，對人體造成的傷害也就越小。

3. 機器人開發。

在機器人開發這塊，可變形材料大概有兩個方面的積極作用。

第一，機器人的自我修復。人類孜孜不倦地研發機器人，就是想要其為我所用。那麼，在使用的過程中，機器人難免會由於各種各樣的因素而遭到破壞，比如機器人大戰等。現在的方式往往是採用零件更換或者焊接的形式對其進行修復，耗時耗材。如果以可變形材料製造機器人，在其受到損壞的時候，則可能根本就不需要再進行手動更換，而是加加熱或者降降溫就達成了其自我修復。

第二，軟體機器人開發。軟體機器人的特點是，其活動受空間的約束較小，可以輕而易舉通過一些狹窄的通道。而軟體材料自然也是開發中研究的重點。上文提到的紙天鵝就對此具有極強的針對性。如果能夠將軟體機器人的體型變為一張薄薄的白紙，或者更薄，那幾乎可以說沒有它鑽不過去的縫了。

當然，以現在的材料變形技術而言，或許要達到以上的效果還需要很多時日。但作為構成了世界一切的基礎的材料，也有更多東西還在等著被開發出來。也許面對變形材料，現在人類還只能在實驗室里欣喜若狂，但只要七十二變的希冀仍在，神話技能最終也將會成為現實。（授權轉載）

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