韩国首尔国立大学的研究团队开发出一种新型人造肌肉，能够在运行过程中改变形状、修复自身损伤，并可重复使用。这一突破为自适应机器人和下一代柔性设备开辟了新路径。

研究团队利用一种相变铁流体材料，创造了一种新型介电弹性体致动器（Dielectric Elastomer Actuator，简称DEA）。该材料在室温下表现为固体，但在受热或施加磁场时会转变为流体状态。这使得致动器的内部电极结构即使在制造完成后也可以被重新塑形。

DEA是一种将电能转化为运动的软体装置，因其能够快速、精准地运动，常被称为“人造肌肉”。它们已应用于触觉反馈系统、可穿戴设备以及用于处理易碎物品的软体机器人夹爪等场景。然而，传统DEA受限于制造时印刷的固定电极图案，一旦成型只能执行一种预设运动，迫使工程师为适应新任务或环境变化而重新设计硬件。

运行中的“自我重组”

新系统突破了这一限制，允许电极在设备运行过程中进行分裂、合并以及在三维空间中移动。研究人员表示，单个致动器可以实时切换功能，执行弯曲、膨胀或电路桥接等不同的运动模式。这种相变铁流体电极可以融化成液态，并借助磁场重新定位。它还可以被分割成多个部分，使单个软体机器人组件能够执行多种功能，无需重新设计。

研究团队表示，这有助于降低软体机器人领域的制造复杂性——目前许多软体机器人是为狭窄的、单一用途的任务而建造的。未来，机器人可能不再需要更换部件，而是能够根据任务变化进行自我重构。

损伤不再是终点

研究人员还设计了致动器在遭受切割或电气故障后的恢复机制。如果部分电极受损，附近的材料可以转化为液态，重新连接断裂的路径或绕过失效的部分。这意味着机器人系统在经历通常会使传统软体致动器失效的事件后，仍能继续运行。这一特性在机器面临磨损、冲击或电气应力的恶劣工业环境中尤为有用。

研究团队还展示了其可回收性。当设备达到使用寿命终点时，电极材料可以以液态形式提取出来并注入新的系统中。研究团队报告称，即使经过多次重复使用循环，其性能恢复率仍可达到约91%，且运行稳定。

首尔国立大学教授Jeong-Yun Sun表示：“这项研究代表了通过粒子和聚合物设计的创新，将传统的静态被动电极转变为‘活的、可编程的元素’的突破。这种自修复和形状可重构的电极技术将成为可持续下一代软体机器人的关键基础。”

Ho-Young Kim教授补充道：“从机械工程的角度来看，实现像人类肌肉一样具有高自由度的软体机器人需要结构上的灵活性。通过与材料工程的跨学科整合，我们证明了一个单一的机器人结构可以产生几乎无限的运动模式。”

潜在的应用方向包括具有更自然运动的机器人手、自修复机器、可变形显示器，以及可以被重建而非丢弃的柔性电子设备。这项研究体现了通过材料科学与机械工程的结合，使机器人更具适应性、耐用性和可持续性的不断努力。该研究成果已发表于《科学进展》（Science Advances）期刊。