從《一千零一夜》到迪士尼的《阿拉丁神燈》，故事中的“魔法飛毯”充滿了想象力，不僅是因為它可以飛行，而且還可以揮動、拍打和改變其形狀以服務于坐在上面的人。匹茲堡大學斯旺森工程學院(swanson school of engineering)的一個研究小組利用這種靈感，在溶液中的催化化學反應的幫助下，設計出了一種二維、可改變形狀的薄片，可以在充滿反應物的液體中自主移動。

這篇題為《設計自動推進、化學活性強的薄片：包裝紙、擋板和爬行物》的文章最近發表在美國科學促進會(aaas)雜志《科學進展》上。首席研究員是anna c. balazs。主要作者是abhrajit laskar，合著者是oleg e. shklyaev，兩人都是博士后。

“長期以來，在化學領域，創造一個能夠在環境中自行移動的非生命物體一直是一個挑戰，而這反過來又會改變物體的形狀，讓它能夠執行全新的任務，比如捕捉其他物體。” balazs博士解釋，“此前，研究人員已經在一種表面上制作了具有化學活性的薄片，這種薄片可以產生流體，但流體不會影響貼片的位置或形狀。在我們自己的實驗室里，我們模擬了球形和長方形的粒子，它們可以在充滿液體的微室里自主運動。但現在我們有了這個集成的系統，它利用化學反應激活流體運動，同時傳送一個靈活的物體并“塑造”它的形狀，這一切都是自動發生的。”

該研究小組通過在柔性板上引入催化劑涂層實現了這種自行移動和重新配置的壯舉，該涂層大致是人類頭發的寬度。向周圍流體中添加反應物引發飛毯運動和其形狀的變化。“據我們所知，這是第一次將這些催化化學反應應用于2d薄片以產生流動，將這些板材轉化為移動的3d物體。”balazs博士說。

此外，通過在薄片的特定區域放置不同的催化劑并控制流體中反應物的量和類型，該組產生了有用的催化反應級聯，其中一種催化劑分解相關的化學物質，然后成為下一組催化反應的反應物。加入不同的反應物，設計合適的薄片結構，可以實現各種各樣的動作——在這項研究中，包裹一個物體，做一個拍打的動作，以及在表面障礙物上翻滾。

“包含這些活性薄片的微流體裝置現在可以執行重要功能，例如運送貨物，抓住柔軟細膩的物體，甚至爬行以清潔表面。” shklyaev博士說， “這些靈活的微型機器簡單地將化學能轉化為自發的重組和運動，這使它們能夠完成有用的工作。”

laskar博士補充說，如果將薄片切成四瓣花的形狀并放置在微流體裝置的表面上，花瓣狀的化學成分可以“編程”以單獨打開和關閉，從而創建執行邏輯的操作，以及產生特定的流體流以在整個裝置中輸送顆粒。

“例如，像捕手的手套一樣，你可以利用花瓣捕捉微觀球并將其保持一段時間，然后在不同的花瓣上發起新的化學反應，使球在它們之間移動。化學式的追趕游戲。” laskar博士解釋說，“這種水平的空間和時間控制允許分階段的反應和分析，否則你無法用不可變形的材料進行分析。”

該小組還嘗試將催化劑放置在薄片的不同部分上以產生特定的運動。在一個實驗中，將催化劑僅放置在薄片的主體上而不是頭部和尾部，引發了一種爬行運動，這種爬行與尺骨蟲的蠕動極為相似。在另一個實驗中，當障礙物被放置在涂層板的前面時，它將在障礙物上翻滾并繼續移動，允許其穿過顛簸的地形。

以上是網絡信息轉載，信息真實性自行斟酌。