生命有機體通過自主反饋和有效的運動策略表現出獨特能力，如蚯蚓爬行、魚的游動和跳躍等，這種動態適應性激發了科學家們尋找類似的運動機制應用于仿生機器人領域。但大多數驅動器功能單一、應用場景有限，影響其進一步的開發和利用。因此，開發出適用于多場景應用、多功能驅動的響應性驅動器件具有重要意義。
受彈涂魚陸地爬行、液面游動和跳躍的啟發，中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室研究員周峰團隊與煙臺先進材料與綠色制造山東省實驗室、北京理工大學等合作，開發出一種內置多孔結構的多功能光驅動和多場景應用的仿生機器人（圖1）。在光刺激下，驅動薄膜可以迅速在水面游動，這是由于受光熱效應的影響，薄膜周圍液體表面張力變小，形成梯度張力，驅使薄膜向高表面張力區域移動，即馬蘭戈尼效應（圖2a-c）。研究人員使用ANSYS軟件建立有限元模型，模擬并計算了薄膜的溫度和應力場，證實了該現象的合理性（圖2d,f）。
通過合理的設計和對光的有效控制，驅動薄膜可以在水面上沿預先設計的路線完成直線、轉彎、旋轉和后退等運動（圖3a），也可以在固定光源照射下像游輪螺旋槳一樣自行旋轉運動（圖3b），驅動薄膜還可以克服乙醇溶液的阻力，完成液下爬行（圖3c）。在光刺激下，驅動器可以在極短響應時間（400ms）內從液體介質跳躍到空氣中，最高速度為2m/s，高度可達14.3cm（圖3d）。
研究人員研制的驅動薄膜可以像彈涂魚一樣具備在空氣介質中彎曲、空氣/液體界面游動、液體介質跳躍等行為。這種兼具多功能驅動行為和多場景應用特性的驅動器對光響應材料的簡單模塊化結合具有重要意義，可供仿生驅動器的進一步開發和在微型機器人、傳感器和響應性運動等領域的應用參考和借鑒。
相關研究成果以Toward a Multifunctional Light-Driven Biomimetic Mudskipper-Like Robot for Various Application Scenarios為題，發表在ACS Applied Materials&Interfaces上。
研究工作得到國家自然科學基金重點項目、中科院特別研究助理項目等的支持。
