美国匹兹堡大学斯旺森工程学院研究人员通过计算机模拟，开发出一种能够将化学信号直接转化为机械运动的软材料系统。这项研究聚焦于化学机械网络在合成材料中的表现形式，探索了无需复杂电子设备即可实现自主运动的新路径。

研究助理Oleg E. Shklyaev与化学与石油工程系教授Anna C. Balazs合作，在《PNAS Nexus》期刊发表了相关研究成果。他们设计的软材料系统模仿了最简单生物体的运动机制，通过酶包被微珠构成的化学机械网络，实现了从化学波到机械运动的转换。Balazs表示：“在合成材料中，能够重现这种行为的最简单的系统是什么?”

该系统的核心是由柔性连接件串连的酶包被微珠阵列。当珠子表面发生化学反应时，产生的浓度变化波会引发流体运动，进而使网络产生形变。Shklyaev描述道：“这类似于蜈蚣或扁虫，收缩波穿过身体，推动其向前。”研究人员通过调整化学机械网络的几何构型，成功控制了波的传播特性。

这种化学机械网络的特殊之处在于其自我维持的运动能力。Balazs解释说：“这个系统可以‘指示’特定区域进行运动。它是一个被简化为最简单形式的自主神经系统——化学引导机制。”与传统的刺激响应材料相比，这种基于化学机械网络的系统能够产生更广泛的动态行为。

该研究为未来软体机器人开发提供了新思路。Shklyaev指出：“这个简单的系统不需要大脑或电信号。一旦化学反应开始，它就会产生流动，使结构移动，并且完全独立。”化学机械网络的概念有望应用于在流体环境中自主运行的软体机器人系统。

更多信息： Oleg E Shklyaev 等人，反应网络中的化学信号产生相应的机械脉冲，PNAS Nexus (2025)。期刊信息： PNAS Nexus