用光制燃料实现自主运动…韩国研究团队打造自驱动微型机器人[读懂科学]

by Kim Jonghwa

Published 03 Apr.2026 12:00(KST)

Updated 03 Apr.2026 13:47(KST)

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全南大学与密歇根大学联合研究…登上《Advanced Materials》封面
可在无电池条件下驱动…有望应用于药物递送和微流体系统

韩国研究团队利用光制造燃料并实现可自主运动的软体微型机器人技术。该方式无需外部燃料供给或电池即可自驱动，被视为今后有望应用于体内药物递送、环境监测和精密制造领域的下一代微型机器人技术，备受关注。

韩国研究财团3日表示，Kim Hyeongu 全南大学教授团队与美国密歇根大学 Abdon Pena-Francesch 教授团队通过国际联合研究，开发出了可通过光生成并释放燃料的“燃料储存分子”，并在此基础上展示了能够自主运动的微型机器人驱动技术。

光化学基础的燃料载体分子设计及光诱导分解行为。(a) 将六氟异丙醇（HFIP）燃料分子与光反应性邻硝基苄基（ONB）衍生物结合，设计出燃料载体分子，并在紫外光照射下发生分解。(b) 在溶液状态下，紫外光照射时间越长，燃料载体分子的分解越深入，并伴随颜色变化。Kim Hyeongu 全南大学教授供图

本研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团的 Glocal 研究与开发支持项目资助下开展，并于今年2月28日发表在化学领域国际学术期刊《Advanced Materials》上，被选为封面论文。

光一照就生成燃料…依靠表面张力自行移动

微型及软体机器人在体内药物递送、环境监测、精密制造等多个领域被视为下一代核心技术。但尺寸缩小到微米级后，难以内置现有电池或电驱装置，并且必须持续从外部供能，这一直是技术瓶颈。

为解决这一问题，研究团队关注到由机器人结构本体储存能量并在需要时释放的“内在能量（embodied energy）”概念。他们设计了在受光照时可原位生成化学燃料的光化学基础分子，使能量能够储存在机器人内部。

该分子在紫外光照射下会释放燃料物质六氟异丙醇（HFIP）。释放出的燃料在液体表面产生表面张力差，从而诱导流体运动，形成所谓的马兰戈尼流（Marangoni flow），借此使机器人能够在液体中自行移动。

基于光化学燃料释放的微型机器人推进及磁场方向控制。（a）在PET薄膜基底上涂覆燃料载体分子并加入磁性颗粒，制备微型机器人。（b）在水面上通过紫外照射释放燃料，推动机器人前进，并利用磁场控制其运动方向。（c）通过调节紫外线和磁场，使微型机器人沿复杂轨迹运动。Jeon Namda 教授 Kim Hyeongu 提供

研究团队将该分子制备成高分子复合薄膜，或用于表面涂层，成功实现了通过光的开与关来控制机器人的运动。在此基础上，再利用磁场调节运动方向，验证了机器人可沿多种轨迹运动的自驱动方式。

Kim Hyeongu 教授表示：“这一技术不仅可应用于微型机器人，还可拓展至主动材料和微流体系统等多个领域。今后若能扩展为近红外光基础系统，也将有助于开发医疗用体内微型机器人。”