“全身柔软无骨，能以每秒6厘米的速度不动声色地畅游3个小时，速度可与世界同类速度最快的软体机器人相媲美。”近日，浙江大学实验室里的一条“鱼”在著名大众科学杂志《新科学家》上“火”了。
不久前，该校航空航天学院李铁风、黄志龙课题组的论文“快速游动的软体电动鱼”在《科学进展》杂志上线，这条“鱼”，正是他们“养”的。
鱼“肌”发达快如箭
“机器鱼身长9.3厘米，体重90克，外形酷似蝠鲼（鳐鱼的一种，人称‘魔鬼鱼’），比一枚鸡蛋略重。”该校博士生李国瑞将这条“鱼”投放到鱼缸中，它就如真鱼附体一般，扑扇着“两翼”划水前进。
除了一块扁平的硅胶，翻遍整个“鱼”身，也没发现有螺旋桨或电机之类的部件。它究竟是怎么动的？
“它有肌肉，电子肌肉。”李铁风指着“鱼”柔软的“肚皮”笑着介绍，“这是机器鱼的核心部件。看上去只是一层薄薄的‘电子肌肉’，实际上却由三层材料组成：上下两层是透明的介电高弹体薄膜，中间是导电用的碳膏或水凝胶。三层材料紧密地黏合在一起，就像北京著名小吃‘茯苓饼’。如果给它两极通上交流电，它就可以像心脏一样地‘跳’动了。”
何为“介电高弹”？即材料能在电压的刺激下产生形变。
2000年，外国科学家发现一类高分子聚合物薄膜具有介电高弹的特性。“事实上很多高分子聚合物薄膜都有这种特性。以气球为例，我们将它进行适当改性后，它能在电压的刺激下膨胀16倍。”李铁风介绍，团队将这一特性结合力学原理，对这种薄膜改性处理后，就成了“电子肌肉”的功能材料。“‘电子肌肉’一张一弛，就带动两翼扑扇发力，能在红外信号的操控下实现左拐、右拐和前进；而其在电刺激的作用下可以快速响应，所以它扑动的频率会比较高，游动的速度自然比较快。”
据介绍，课题组研究的核心模块“电子肌肉”，还能发展现有的可穿戴式医疗康复设备，或许会比硬质机械式产品更为舒适与安全。
“这是国际上已知报道中‘游’得最快的软体机器鱼。”李铁风继续补充道，不仅如此，这条“鱼”在水中，包裹它身体的水就是产生电压的负极，这也是课题组设计中的一个创新。
超长“待机”还零噪音
速度如此之快，形状如此之酷的“鱼”为何以蝠鲼为原型？
“在深海中，蝠鲼是非常优雅的鱼类，其微微扇动胸鳍，再向前滑行一段，仿佛在蓝色大海中飞翔。”李铁风娓娓道来，蝠鲼游泳时非常省力，这一点让科学家深受启发，对机器鱼来说这就意味着省电。电子鱼靠体内封装的450毫安（相当于手机容量的十分之一）的锂电池供电，航行能力可达3小时。此外，因为没有任何电机等器件，机器鱼游动时产生的噪声几乎为零，名副其实为一枚“安安静静的美人鱼”。
更令人惊叹的是，这条“鱼”所有材料都是工业级材料，在国内有巨大的产量和化工工业基础，造价低廉还环保。
“我们希望将来制作机器鱼能像制造橡胶鞋底一样简单，在模具中一冲便能成型。”李铁风表示，这是课题组努力的目标，除了节能环保，还要适合工业级生产制造。
水下探测“小帮手”
如此灵活的“软体机器鱼”能应用到哪些场景？
“软体化可大大提高机器鱼的环境适应效果，保证它可以更容易、更安全地通过狭窄区域。全软体、高机动、长航时的机器鱼结构，也可为流体力学研究和水下智能器件设计提供良好的搭载平台。因此，这条‘鱼’可用于水下探测、侦查以及海洋环境与生物信息监测等。”
目前，软体机器人是科学界一个新兴领域，虽然时间不长，但其已经有了自己的代言人——《超能陆战队》中的“大白”。相比于传统的硬质机器人，软体机器人能够任意改变自身形状、抵抗外界冲击，从而具有更好的环境适应性。当前国际上已形成几类软体机器人研发：如气动式软体机器人，可以实现抓握或爬行；还有形状记忆材料制成的机器人，可通过温度或光照变化产生驱动力。此外，科学家还进行以肌肉细胞作为软体机器人材料的方法研究。这类“软体机器”类产品，部分已走向产业应用。
李铁风想象着，今后在大型水族馆中让真假蝠鲼同池游泳，将会是一件很美妙的事。
