杜克大学机械工程师团队展示了一种创新的概念验证方法，可将机械特性编程到类似乐高积木的固体构件中。通过精准控制数百个单元的排列强度，该方法有望让未来机器人动态调整其机械特性与功能，为机器人技术发展开辟新路径。

在初步测试阶段，研究人员利用具有不同构型的尾状三维光束，以相同运动方式操控仿生鱼在水中沿不同路径游动，充分展示了该技术的潜力。团队还设想开发此技术的微型化版本，使其能够进入血管监测健康状况，甚至重新构型形成自适应支架，为医疗领域带来革命性变化。

这项研究成果已发表于《科学进展》杂志。论文第一作者白云解释称：“我们致力于制造有生命的材料，类似人体肌肉，能实时改变刚度。传统3D打印材料虽可定制机械性能，但改变性能需重复打印，而我们的方法则突破了这一局限。”

为实现这一目标，研究人员将镓和铁的混合物填充至单个细胞中。这种金属复合材料在室温下可呈现固态或液态，通过电流加热可使任意排列的细胞液化，实现类似硬盘写入和存储数据的功能。在二维空间中，该材料如同一张薄片，可通过编程精确改变刚度和阻尼，无需改变形状或几何结构。其灵活性极强，能模拟从塑料到橡胶等多种软材料特性。

在三维空间中，这一概念更具吸引力。研究人员创造了类似乐高积木的模块化组件，可任意粘合和拆分。每个组件包含27个独立单元，均可通过电信号产生的局部热量液化。白教授表示：“这使我们能够灵活创建具有不同机械性能的3D结构，通过冷冻可重置为固态，实现结构反复重新编程。”

在论文中，研究人员将10个立方体粘合制成可编程尾巴，并连接到机器鱼内部电机上，测试不同配置下的游泳能力。结果显示，尾巴中固体单元排列方式不同，机器鱼的游泳轨迹也截然不同。

基于此平台，研究人员设想利用不同金属制造具有不同冰点和熔点的材料，以应用于人体内部。他们还认为，该装置可小型化，在人体血管

或精密电子系统等狭小空间内发挥作用。倪教授表示：“我们的目标是利用这种复合材料构建更大系统，为机器人制造柔性、可编程材料，使其能在各种环境中执行多样任务。”

更多信息：作者： Yun Bai等人，标题：《具有可重编程相位架构的数字复合材料》，发表于;《科学进展》 (2026)。期刊信息：《科学进展》