台湾大学与德国卡尔斯鲁厄理工学院联合研究团队近日在《小型结构》(Small Structures)期刊发表重要研究成果，成功开发出一种具有突破性的紫外线编程水凝胶执行器。这项创新技术为软体机器人和生物医学工程领域带来了新的发展机遇。

该研究团队采用聚乙二醇甲醚丙烯酸酯(PPEGA)和聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)复合水凝胶材料，通过紫外光刻技术实现了对材料热响应行为的精确调控。台湾大学杰出教授许善辉表示："这项研究展示了如何通过简单的紫外线照射来编程复杂的驱动行为，为开发下一代智能软体材料开辟了新途径。"

研究的主要创新点包括：

单层结构设计：仅需单一材料层即可实现复杂运动控制

精确空间调控：利用紫外光刻选择性降解特定区域

温度响应特性：不同区域呈现差异化的热敏收缩行为

优异生物相容性：添加明胶甲基丙烯酸酯增强细胞亲和性

实验数据显示，这种水凝胶执行器在加热时，未降解区域会发生选择性收缩，从而产生预设的弯曲和运动模式。在生物学测试中，肌肉前体细胞(C2C12)在水凝胶基质上展现出良好的增殖活性和细胞活力，证实了其在组织工程和体外肌肉模型中的应用潜力。

这项技术的突破性在于简化了传统软体执行器的复杂结构设计，仅通过单一材料层和温度刺激就能实现精确的运动控制。研究团队表示，该成果不仅适用于软体机器人领域，在微创手术器械、智能假肢等医疗设备方面也具有广阔的应用前景。

目前，研究团队正在进一步优化材料的响应速度和力学性能，并探索更多样化的运动模式编程方法。这项跨学科合作成果展现了台湾地区与德国在先进材料研究领域的强大创新能力。

更多信息： Qian‐Pu Cheng 等人，《紫外诱导光图案化聚(乙二醇)甲醚丙烯酸酯‐共聚(N‐异丙基丙烯酰胺)水凝胶的热响应特性，小结构》(2025)。