江南大学、德累斯顿工业大学、劳伦森大学和上海国际时尚教育中心的研究人员取得重要成果，他们设计出新型柔性可编程纺织超表面，有望为开发具备变形和伪装能力的机器人及相关装备开辟新路径，这一成果在农业、国防、智能穿戴等多个领域都具有潜在应用价值。

大自然向来是机器人学家的灵感源泉，多数现有机器人在外形或动作、行为上模仿特定动物。而一些动物具备的变形和伪装能力，如昆虫、章鱼和变色龙能根据周围环境可逆改变外观、形态和形状，用于躲避捕食者、移动物体或在特定环境中活动，这一能力却鲜少被机器人复制。

此次研究中，研究人员将目光聚焦于新型柔性可编程纺织超表面，相关论文发表在《先进纤维材料》上。这些材料本质上由针织结构组成，可通过调整底层交织纱线环的几何排列进行精细设计。

论文资深作者孙凤新博士指出，自然界中竹节虫和枯叶蝴蝶等伪装大师历经数百万年完善了形状伪装，而现代迷彩织物主要依赖静态颜色图案。由此引发思考：若迷彩织物能像生物体一样动态适应，实时改变颜色和纹理以适应环境会怎样?研究目标便是探索设计纺织结构以实现动态变形能力，为下一代迷彩技术铺路。

孙博士及其同事开发的纺织超表面有一显著特点，它可通过调整针迹排列和几何形状编程，不单纯依赖制造纱线的成分。通过理论分析和实际实验，研究人员清晰描绘出特定改变针迹排列和纱线成分时材料的变化情况。孙教授解释，通过调整织物针脚几何排列而非使用特殊纱线创造针织超表面，这种几何驱动方法能使用多种类型纱线编程织物机械行为，提供强大且可扩展的控制，使其在不同环境条件下保持稳定。

初步测试显示，新设计的超表面可实现理想变形，此前多数用于制造软体机器人的材料难以达成。这些变形包括非欧几里得变形、高斯(曲率驱动)变换以及由膨胀引起的形状变化。孙教授称，该研究使软纺织机器人能实现精确、可编程的织物变形，涵盖从多种形状模式的充气结构，到单触发运动序列，再到平面到三维的伪装转换。

这种基于几何学的设计为可扩展、低成本、可定制的应用创造条件，例如可穿戴设备、用于防御的自适应伪装皮肤、野生动物观察装备，甚至用于体温调节的自适应城市服装。在农业领域，可用于开发具备自适应伪装功能的农业监测机器人，能更好地融入农田环境，对农作物生长、病虫害等情况进行隐蔽监测;也可制作智能农业穿戴装备，根据环境变化调节温度等，提升农业生产作业的舒适性和效率。

孙教授及其同事的这项研究，或为各种电子和机器人系统开发带来新可能。未来，引入的纺织超表面可用于创建各类可编程系统，包括可定制的智能装备、适应性强的消费电子产品，以及配备响应式电子皮肤的机器人。这些机器人能在狭窄空间移动，调整形状以更好导航并隐藏自身。

孙教授表示，接下来研究将探索分层纺织结构对软纺织机器人宏观力学的影响，以提高控制精度和形状稳定性。此外，还计划设计和开发可在现实生活中实际使用的可穿戴变形迷彩服。

更多信息： Chenmin Yuan 等，《用于软变形机器人和仿生伪装的结构编程纺织超表面》，《先进纤维材料》 (2025)。