只需一束光，一条高分子制成的机器毛虫，便能自主弯曲、收缩、爬行。7月8日，复旦大学智能材料与未来能源创新学院执行院长俞燕蕾在北京获颁2025年度国家自然科学奖二等奖。
她首创将刚性液晶基元引入光响应高分子设计，带领团队创制出应变性能媲美骨骼肌量级的新型智能材料，并开辟出光控致动的全新技术路径，为柔性机器人、具身智能、精准医疗等未来领域筑牢了核心材料根基。“料要成材，材要成器，器要好用。材料就是有用的物质，核心就是要做出有用的东西，把样品变成产品，最终变成商品。”这是俞燕蕾的核心科研哲学。
光控致动材料，是一类能在光照下自主产生形变、输出力量的智能材料，被视作下一代软体机器人、智能微系统的“人工肌肉”。在深海探测、人体助力、生命健康等场景，它仅凭非接触式光信号就能产生形变，拥有传统机械系统无法比拟的优势。
这一领域长期面临一个核心挑战：传统材料中零散分布的感光分子各自为战，能量大量耗散，形变极其微弱。“就像用手指推一面墙，力气全耗在了局部，整面墙纹丝不动。”俞燕蕾告诉文汇报记者，如何实现“弱刺激、强致动”，让不同尺度的结构协同发力，是全球材料学界共同面对的挑战。
本世纪初，俞燕蕾决心要创造出一种“刚柔并济”的材料：既足够柔软，能产生大形变；又足够强韧，能产生大作用力。她将目光瞄向了液晶分子，“液就是liquid，晶是crystal，它既有一定的液体的柔性，又有晶体的刚性”。
团队跳出“高分子掺杂感光分子”的传统路径，提出了“光响应分子与液晶基元共价融合”的全新设计思想。“液晶分子天生具有长程有序的排列特性，就像一支整齐列队的队伍，一人转身就能带动整排同步转向。”俞燕蕾介绍，团队的核心思路是通过化学键将感光分子与液晶基元牢牢绑定，借助液晶的协同效应，把分子级的光响应像多米诺骨牌一样逐级放大。
从分子设计、合成验证到机制系统阐明，仅“光响应分子结构转变—液晶基元重排—高分子网络宏观形变”的多尺度连锁变化机制，团队就花费时间反复打磨。这一突破首次实现了长波长、低能量可见光驱动的材料形变，让材料整体形变幅度较传统材料提升100倍。
在此基础上，团队又历时数年，攻克长程有序液晶高分子的可控制备难题，通过构建规整的层状结构，精准调控分子有序度。最终研发的新材料，光致应力创下同类材料最高纪录，致动性能超越人体骨骼肌，断裂韧性媲美蜘蛛丝，弹性模量可在三个数量级范围内灵活调控。既能制作柔软的仿生抓手，也可作为承载结构部件，为光控软体机器人、智能蒙皮等方向提供了核心材料支撑。
团队将材料优势延伸至微流体操控领域，原创全光控微流体新器件，提出了非接触式精准致动的全新机理。团队利用光致形变液晶高分子制作微通道壁面，通过光照触发通道形态动态变化。这一技术不仅实现了纳升级液体的精准输运，更将液体混合效率提升了两个数量级，破解了微量液体传质慢、操控难的行业痛点。
团队基于全光控微流体芯片研发的蛋白即时检测设备，仅需一滴血，10分钟内即可完成蛋白的定量检测，检测项目包括心衰标志物、感染因子、肿瘤标志物等30余项指标。目前，该技术已进入临床验证阶段，有望为慢病居家监测、急诊快速筛查、婴幼儿微量采血检测等场景提供全新解决方案，实现 “一滴血快速查多病”。
“从材料制备、到部件再做到设备，不仅学科交叉多，跨度也长。每往前走一步都是不熟悉的领域。”俞燕蕾始终用“十年磨一剑”的态度面对科研。项目周期很长，痛苦经常有，但她乐在其中。“我大学选了化学，后来转到材料，从没觉得哪个专业是天坑。只要找到适合的地方，哪里都能发光。”
新宝策略提示：文章来自网络，不代表本站观点。
