2017-04-11 22:15 |浙江新聞客戶端 |記者 章咪佳 曾福泉 通訊員 周煒
浙江大學實驗室裡的一條「魚」4月5日出現在著名大眾科學雜誌《新科學家》上。它全身柔軟無骨，能以每秒6釐米的速度不動聲色地暢遊3個小時，速度達到世界同類軟體機器人最快。
當天，浙大航空航天學院李鐵風、黃志龍課題組的論文「快速遊動的軟體電動魚」在《科學進展》（science advances）雜誌上線。「魚」，正是他們「養」的。
平板身材，「肌肉」發達
浙大軟體機器魚身長9.3釐米，體重90克，最大遊速每秒6釐米，按距離身長比相當於小魚「清道夫」的遊速。
無負載最大遊速達到每秒13.5釐米，按距離身長比相當於菲爾普斯的遊速。
軟體機器魚外形酷似蝠鱝（鰩魚的一種，人稱「魔鬼魚」），比一枚雞蛋略重。博士生李國瑞將它投到魚缸中，它就如真魚附體，撲扇著「兩翼」划水前進。可是翻遍全身，記者也沒在它身上找到螺旋槳或電機之類的部件，就一塊扁平的矽膠。這讓它怎麼動？
「它有肌肉——電子肌肉。」通訊作者李鐵風指著它柔軟的「肚皮」說，這是機器魚的核心部件。這一層薄薄的「電子肌肉」，實際上由3層材料組成：上下兩層是透明的介電高彈體薄膜，中間是導電用的碳膏或水凝膠；3層材料緊密地粘合在一起，就像北京著名小吃「茯苓餅」。如果給它兩極通上交流電，它可以像心臟一樣地「跳」動！
所謂介電高彈，就是指材料能在電壓的刺激下產生形變。2000年，Ron Pelrine等科學家發現一類高分子聚合物薄膜具有介電高彈的特性。「事實上，很多高分子聚合物薄膜都有這種特性，比如一個氣球，我們將它進行適當改性後，它能在電壓的刺激下膨脹16倍。」李鐵風說，團隊將這一特性結合力學原理，對這種薄膜改性處理後，就成為「電子肌肉」的功能材料。
電子肌肉一張一弛，就帶動兩翼撲扇起來！它能在紅外信號的操控下實現左拐、右拐、前進。
△73攝氏度水中遊泳前進
△0.3攝氏度的水裡，也很利索
△看，這顆手感Q彈的「心臟」，「撲通」，「撲通」就能帶動魚的兩翼撲扇
據介紹，這是國際上已知報導中遊得最快的軟體機器魚。「電子肌肉在電刺激的作用下可以快速響應，所以我們這個撲動的頻率比較高，遊動的速度比較快。」李鐵風說，「此外，『魚』在水中，包裹它身體的水就是產生電壓的負極，這也是我們設計中的一個創新設計。」
為什麼要仿生蝠鱝？
科學家為什麼要將蝠鱝作為仿生對象呢？
浩渺的深海中，蝠鱝是一種非常優雅魚類：微微扇動胸鰭，再向前滑行一段，仿佛在藍色的大海中飛翔。
李鐵風說，蝠鱝遊泳時非常省力，這一點讓科學家深受啟發，對機器魚來說這就意味著省電。電子魚靠體內封裝的450毫安時（相當於手機容量的十分之一）的鋰電池供電，續航能力可以達到3小時。此外，因為沒有任何電機等結構，機器魚遊動時產生的噪聲幾乎為零，名副其實地做一枚「安安靜靜地美男子」。
在李鐵風的想像中，今後在大型水族館裡，真假蝠鱝同池遊泳，會是一件很美妙的事。
將來可用於輔助醫療康復、海底環境探索
研究的核心模塊「電子肌肉」，還能發展現有的可穿戴式醫療康復設備，或許會比硬質機械式產品更為舒適與安全。
值得一提的是，浙大造機器魚渾身的材料都是工業級的材料，在國內有巨大的產量和化工工業基礎，造價低廉，並且對環境友好。這也是課題組努力的目標，除了省電、還要省錢、環保，適合工業級的生產製造。「我們希望將來製作機器魚能像製造我們的橡膠鞋底一樣簡單，在模具中一衝便能成型。」李鐵風說。
「我們認為，軟體機器魚可用於水下探測、偵查以及海洋環境與生物信息監測。軟體化可以大大提高機器魚的環境適應效果，保證它可以更容易、安全地通過狹窄區域。全軟體、高機動、長航時的機器魚結構，也可為流體力學研究和水下智能器件設計提供良好的搭載平臺。」
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