智能軟機器人在外部刺激下可實現(xiàn)自主連續(xù)的運動，并在環(huán)境、工業(yè)、軍事和日常生活領域中展現(xiàn)出的巨大應用潛力。因此，受到了研究人員越來越多的關注。然而，目前許多軟體機器人仍需要通過人工控制刺激的開/關切換來實現(xiàn)連續(xù)運動，與自然生物系統(tǒng)相比缺乏自主性和智能性。自振蕩作為生物有機體的一個重要特性（如心肌的無意識跳動、細胞循環(huán)和神經元沖動等），為制造自主連續(xù)運動的軟體機器人提供了極大的啟示。自振蕩運動的獨特特性，加上機器人結構的設計，可能為構建具有自主運動的軟機器人提供一種有前途的方法。軟驅動器是軟體機器人的重要組成部分之一，它可將外界的能量刺激轉化為機械能輸出，在仿生軟體機器人、智能穿戴電子、生物醫(yī)學設備等領域具有廣泛的應用前景。在各種類型的驅動器中，光驅動器具有遠程驅動、無接觸、控制簡潔、光能來源豐富等獨特的特點，適合作為無繩軟體機器人的驅動單元。為了制造高性能光致動器，開發(fā)新的光響應材料至關重要。近年來，具有獨特結構和優(yōu)異光學性能的二維（2D）納米材料如石墨烯、MXene和MoS2已被用于制備具有出色驅動性能的光致動器。黑磷（BP）是一類新型的二維納米材料，具有獨特的層狀結構和優(yōu)異的性能，在儲能、催化、傳感和生物醫(yī)學等領域有巨大的應用潛力。特別是BP已顯示出各向異性的機械性能和出色的機電性能，在廣泛的波長范圍內具有出色的光熱轉換能力和熱膨脹特性，是制造軟驅動器最有潛力的候選者之一。然而，BP納米薄片的重新堆疊和較差的穩(wěn)定性嚴重限制了其在光致動器領域的發(fā)展。因此，基于BP的光驅動器和軟體機器人自主運動的研究仍然極度缺乏。

鑒于此，合肥工業(yè)大學胡穎研究員和南京工業(yè)大學暴寧鐘教授共同設計了一種基于共價橋接黑磷（BP）-碳納米管（CNT）異質結構的無束縛軟光驅動器，在恒定光照射下具有自振蕩和趨光運動?；谥聞悠髯吭降闹聞有阅?、可定制性和易于組裝的特點，設計了具有自振蕩的英寸蟲狀軟機器人和仿生軟機器人（在光線照射下側身移動并變色的人造螃蟹、拍動翅膀運動的人造蝴蝶、操縱物體的人造爪）。這些演示不僅揭示了BP納米薄片在軟驅動器和相關仿生機器人中的應用潛力，而且為不受束縛的自主軟機器人和智能設備的發(fā)展提供了新的途徑。

文章亮點：

1、在BP-CNT異質結構中，碳納米管通過P-C鍵在BP層框架中共價互連，促進了層狀特性，增強了機械穩(wěn)定性并減輕了BP納米薄片的重新堆疊?；瘜W鈍化功能化還可保持BP-CNT在空氣條件下的穩(wěn)定性。

2、新型光響應驅動器具有可編程和可設計的變形輸出（S形和五角形變形）。由于BP異質結構的良好光熱效應和熱膨脹、聚合物的熱膨脹和紙的吸濕膨脹，新型驅動器表現(xiàn)出優(yōu)異的可逆光驅動，大彎曲變形（曲率1.9cm-1）和快速響應（3s）的特性。

3、基于驅動器優(yōu)異特性制備的自振蕩英寸蟲狀軟機器人在恒定光照射下可自主光趨向運動（光照射約128s后自動向光源爬行約8mm），人造螃蟹可側身移動并變色（光照射105s內產生73mm距離的橫向運動，身體顏色從紅色變?yōu)榫G色），人造蝴蝶可拍動翅膀和人造爪可操縱物體。這項研究揭示了具有異質結構的BP光驅動器在智能軟機器人仿生設備中的巨大應用潛力。

圖1基于BP的光致動器及光驅動可逆變形的設計原理圖、光學圖像、形貌圖和XPS圖譜

圖2自振蕩軟驅動器的自主趨光運動

圖3人造蟹和蝴蝶機器人的設計及其在光照下的仿生運動