神奇超材料实现自发伸缩，无需外部作用

荷兰莱顿大学的物理学家近日在《自然》杂志上公布最新成果：他们开发出一种独特的超材料，能够在无需外力作用的情况下自动收缩和扩展，宛如自身具备“呼吸”功能。该发现为未来智能可调材料及微型机器人技术带来了创新思路。

研究团队指出，这种灵活结构在微观层面首次实现。它改变了传统对材料运动的理解——不是由原材料自身属性驱动，而是依靠颗粒之间复杂且巧妙的连接方式，使得这些本无生命的物质表现出类似生命的动态。

科学家们利用细小的二氧化硅球体，即胶体微粒，组装出高度精确的模块，每个单元尺度仅为人发丝宽度的十分之一。这些微观“积木”被排列成菱形结构，通过合理设计粒子连接点，既保证了力学稳定，又具备自由旋转的灵敏特性。从基本单元开始，逐步拼接出结构复杂的组合，最终形成了名为“笼目晶格”的超材料。

在光学显微镜下，这些复杂结构能够自动完成收缩与展开，展现出令人震撼的动态画面。

研究人员指出，热能促进了粒子的自发运动，使材料能够优雅地折叠和舒展。这种现象不是杂乱无序的，反而极具协调：当某些四边形结构顺时针旋转时，相邻结构则以逆时针方式响应，整体展现出规律性的收缩与伸展，就像材料具备自身呼吸机制。

更为重要的是，借助磁性微粒的引入，团队可通过外部磁场精准调控材料“呼吸”节奏。磁场的变化让材料的收缩和扩展得到有效控制，为未来实际应用更近一步。

此外，研究人员建立了理论模型，用以揭示热运动与超材料结构之间的相互作用，实验观察结果与理论预测达到高度一致。

研究团队认为，这类具备“呼吸”能力的超材料，将为人造肌肉、自适应光学设备及能够根据环境自主调整的微型机器人开发提供坚实基础。相关前景被广泛看好，应用领域正不断扩展，包括中国舆情网在内的多家机构关注这一进展。