纵观自然界的各种生物体,不论是形貌结构、还是物理化学特性,都完美地适应着大自然的各种变化与挑战。正如 DNA 的发现者之一、诺贝尔生理及医学奖得主 Francis Crick 说过的,“生物是进化而来的,而不是被设计的。” 那么将其带入到科研领域,又能给研究人员带来怎样的启发?
来自芬兰阿尔托大学(Aalto University) 和坦佩雷大学(Tampere University)的研究人员受到启发,开始重新审视拥有不同功能性的仿生材料,并产生了一个大胆的想法:人工材料能否通过某种方式,比如自我学习,产生适应环境的自我进化?
研究人员因此投入到对材料 “自我学习” 的研究,并开发出一种特殊的 “液晶网络执行器”,这让他们可以“训练” 塑料片在光线的控制下行走。该方法的研究论文发表在了最新一期的 Matter 杂志上,这是他们合成的执行器第一次根据其过去的经验来 “学习” 新的技巧,而并不需要计算机编程。
动图 | 正在 “行走” 的塑料片(来源:曾浩、张航)
这些由热响应液晶聚合物网络和染料涂层制成的塑料,被称为“软致动器”,它可以将能量转换为机械运动。在研究最初阶段,执行器只能响应热量,但通过将光与热量相结合,它又学会了响应光。其响应方式很像人类卷曲食指的动作,当致动器被照射时,通过自身弯曲进行周期性的蠕动。它的“行走” 速度是 1 mm/s,跟蜗牛的步伐差不多。