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生物体以软物质为基础实现其多样功能、高强适应与群体行为。1991年诺贝尔物理奖P.G. de Gennes指出了软物质“小扰动、大变化”的特征，2024年诺贝尔化学奖John M. Jumper用“Alpha Fold”预测蛋白质细长卷绕难琢磨的“软结构”。利用软物质特性构建人造机器及智能器件是机器人与智能装备研究的前沿领域，如何使其能高效应对复杂环境和任务，是现有软体机器人与智能器件研究面临的挑战。
3月21日，在第19期基础交叉沙龙活动中，浙江大学航空航天学院求是特聘教授，基础交叉研究院交叉原创板块成员李铁风教授，为现场50余名师生带来一场主题为《极端环境软物质交叉力学与仿生机器人系统》的精彩学术报告。
李铁风教授以深海软体机器鱼和极高低温水凝胶两项突破性研究为例，深入浅出地阐述了如何利用力学原理和特殊观测手段解析软物质在极端环境下的特殊行为，并从中获得灵感，设计出具有仿生功能的人造装备和机器人系统。李铁风教授首先介绍了其团队发表在《Nature》封面上的研究成果——仿生深海软体机器鱼。受深海狮子鱼能够在极端高压环境下生存的启发，研究团队创新性地将水凝胶电子器件与软体机器人技术相结合，成功研制出能够承受深海极高压力的软体机器鱼。该机器鱼无需耐压壳保护，即可在万米深海自由游动，并成功实现了深海无线驱动、姿态调节和深海探测。这项研究突破了传统深海装备的局限，为深海探测提供了全新的思路和技术手段。
随后，李铁风教授介绍了与合作团队研究开展的另一项前沿研究——极高低温水凝胶，该研究成果今年2月在《Science》发表。水凝胶作为一种典型的软物质，在常温下表现出优异的柔韧性和生物相容性。但在极高低温环境下，水凝胶的性能会发生显著变化。李教授团队致力于开发新型水凝胶材料，使其能够在极端温度条件下保持稳定性能，并探索其在生物医学领域的应用前景。李铁风教授强调，软物质力学与仿生机器人系统的研究离不开多学科的交叉融合。力学原理为解析软物质行为提供了理论基础，特殊观测手段则为揭示其微观机制提供了有力工具，而生物界的奇妙现象则为人工系统的设计提供了无穷无尽的灵感来源，并最终为实现极地、深空、深海探索提供更大可能。
在交流环节中，来自不同院系单位的师生们与李铁风教授展开了热烈的探讨交流，碰撞出学科交叉融合的新火花。谈及未来，李铁风教授希望通过学科交叉合作，进一步在软物质显微表征、类生命特种机器人、极端环境生物医学器件等方面取得突破性进展。
本次沙龙活动由交叉院单立楠副院长主持，来自控制科学与工程学院、机械工程学院、建筑工程学院、电器工程学院、光电科学与工程学院、集成电路学院、经济学院、计算机科学与技术学院、竺可桢学院等十余个院系50余名师生参加。
图文 | 李铁风研究团队、陈睿
