水上漂“软蜘蛛”机器人！液面上直接打印，能走能转弯

摘要：在自然界，水黾能够轻盈地在水面上划行。如今，人类也能制造出如此灵巧的水上机器人了！9月25日，弗吉尼亚大学机械与航空航天工程系副教授许宝星团队，在《科学进展》上发表一项研究Processing soft thin films on liquid surface

HydroBuckler机器人的行走机制由“腿部”屈曲驱动

弗吉尼亚大学科学家发明了“液面直造法”，软体机器人从此告别“撕膜风险”。

在自然界，水黾能够轻盈地在水面上划行。如今，人类也能制造出如此灵巧的水上机器人了！9月25日，弗吉尼亚大学机械与航空航天工程系副教授许宝星团队，在《科学进展》上发表一项研究Processing soft thin films on liquid surface for seamless creation of on-liquid walkable devices，提出了一种名为“HydroSpread”（水上扩散）的全新制造技术，能够像“打印”一样，直接在液面上制造出可行走的软体机器人。

许宝星教授长期致力于软材料与液体界面技术的研究，曾在纳米泡沫与离子液体结合的液态缓冲材料方面取得重要突破。这次，他和团队将目光投向了“液面软设备直接制造”，旨在解决软薄膜转移过程中易损坏的行业难题。

水上直接“打印”，薄膜不再“一撕就破”

传统软薄膜制造（比如用于柔性传感器或软机器人的薄膜）通常得先在玻璃或硅片上制作，再小心翼翼“撕下来”转移到水面——这一步极其容易导致薄膜破裂或变形。

而 HydroSpread 技术彻底跳过了“转移”这一步。研究人员将液态高分子墨水轻轻滴在水面上，墨水会借助液面张力自动铺展成均匀的薄膜，固化后便形成漂浮的软膜基底。随后，他们使用激光直接在液面薄膜上雕刻出所需结构，实现“造膜-刻画-成型”全流程液面完成。通过精细调谐的激光，许宝星的团队可以将这些片状物雕刻成复杂的图案——圆形、条形，甚至是UVA标志，并具有显著的精度。

两步搞定：铺展 + 激光雕刻

第一步：液面自动铺膜

就像滴一滴油在水面，PDMS（一种软硅胶）墨水会自发扩散为薄而均匀的膜。

第二步：水中激光刻图案

利用激光雕刻时，水作为基底能快速散热，避免局部过热，从而刻出高精度图形，连复杂Logo、细腿结构都能清晰成型。

两款原型机器人：

水上“划艇”与“步行蜘蛛”

基于这一技术，团队制造了两类水上软体机器人原型：

HydroFlexor：像鱼鳍一样划水前进，通过双侧鳍片不对称设计实现转弯。

HydroBuckler：模仿水黾，通过“腿部”屈伸实现步行式推进，也能控制方向。