bw必威西汉姆联官网-电活性聚合物是一类能够在电场作用下产生大幅度形变的智能材料，广泛应用于人工肌肉、软体机器人等前沿领域。然而，现有的有机硅弹性体通常局限于单一模式驱动，即当前研究主要集中在介电弹性体材料的本征特性上，这严重限制并低估了它们的功能潜力。在实际应用中，材料与其周围环境之间的界面相互作用往往是实现多功能化的关键瓶颈。解决介电弹性体材料与外部物质之间的界面相互作用挑战，关键在于对介电弹性体智能界面特性的深入理解。
由西北工业大学、香港城市大学等单位学者组成的联合团队，提出了一种创新的材料设计策略。该研究通过在介电弹性体材料中引入极性小分子添加剂的方法，成功开发出一种名为“电活性界面增强介电弹性体”（EIEDE）的新型材料，实现了大应变驱动、强电吸附和可控电润湿效应的集成，展示了介电弹性体材料领域的突破性进展。该工作解决了传统介电弹性体的长期局限性，并为柔性驱动、智能吸附和微流控操作提供了变革性解决方案。这项研究，首次将大应变驱动、超强电吸附以及多功能液滴操控三大功能集成于单一材料中，为软体机器人、先进制造和微流控技术等领域带来了革命性的应用前景。
该研究成果以“Electroactive interface-enhanced dielectric elastomer with ultrahigh electro-adhesion and multifunctional droplet actuation”为题在国际知名综合性期刊《Science Advances》上在线发表。西北工业大学张军诗教授、刘磊副教授、朱继宏教授、张卫红院士和香港城市大学吕坚院士为共同通讯作者，西北工业大学博士研究生闫晗为论文第一作者。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的支持。
该研究首次报道了使用极性小分子在固-固和固-液界面上实现介电弹性体电活性界面调控的方法。开创性地突破了有机硅介电弹性体作为驱动器的传统限制，通过调控材料表面能，实现了强大的电吸附力和多功能液滴驱动。通过对P7670与EIEDE在平板金属电极和金属网电极上的电吸附性能进行对比实验，结果显示EIEDE在金属网电极上的吸附强度达到31.75 kPa，是P7670（0.065 kPa）的488倍，并且能够对包括非平整金属片、金属网和金属丝在内的不规则导电材料实现有效的电吸附。这种电吸附技术克服了现有约束，同时扩展了适用性，为机器人技术、工业制造及相关领域的下一代吸附系统提供了创新解决方案。
除了固体界面，EIEDE在固-液界面同样表现出色。研究团队系统性地研究了材料在电场下的电润湿（EWOD）行为。当液滴接触阳极时，由于小分子增塑剂的迁移富集，材料表面从疏水态转变为亲水态，使得液滴接触角从原始的83.15°急剧减小至9.92°，实现了对液滴铺展程度的极大范围调控，响应能力远超传统介电弹性体。基于相同的电润湿原理，研究团队还开发了一种液滴吸附装置。EIEDE在施加电压下表现出强亲水性，使液滴能够牢固地粘附在膜表面。持续施加电压可促进液滴的运输，而随后撤去电压则使表面恢复疏水性，从而触发液滴的释放，实现了吸附、运输和释放等稳定操作。
利用EIEDE优异的电润湿特性，对不同形状的阴极进行顺序通电，诱导了小分子增塑剂局部的迁移，从而形成相应的亲水区域。由于表面张力梯度的存在，液滴会从疏水区域向这些新形成的亲水区域移动。因此，操控液滴附近的表面张力梯度可以驱动其运动。此外，足够强的梯度还能诱导液滴发生形变，使其轮廓和尺寸与通电电极的几何形状相匹配。
更巧妙的是，当液滴接触阴极时，材料表现出相反的“抗电润湿”效应，局部疏水性增强。利用这种极性依赖的特性，通过协同优化阳极几何形状，并利用定制的切割设备配置，研究团队成功实现了液滴的精确二分、三分和四分切割这一技术。利用电润湿诱导的液滴形变、运输、分割和锚定功能，研究团队设计了一个多探针检测的演示实验，实现了多个液滴的锚定与移动。液滴分割后，第一个液滴被驱动向右，而第二个液滴则被导向向左。随后，产生的四个更小的液滴同时发生形变并锚定在探针1-4上。该技术实现了多液滴、多探针检测，并增加了每个探针的有效感应面积，为未来微流控传感平台提供了新概念。这些基于EIEDE的独特电润湿特性，通过受控电场梯度操控，实现了预设路径的液滴分割，为先进微流控技术及其应用提供了新策略。研究团队首次展示了对相反电极极性的可切换电润湿响应，为新颖的微流控设计范式铺平了道路。
总体而言，这项研究首次通过添加小分子塑化剂策略，将大应变驱动、超高电吸附和多功能液滴操控集成于单一介电弹性体材料中，在复杂形状金属吸附、爬壁机器人和微流控液滴控制等领域展现出广阔的应用前景。该研究重新定义了对介电弹性体的基本认知，为未来的相关研究建立了新范式。
张卫红，中国科学院院士，国家杰出青年科学基金获得者，国务院第七、八届学科评议组成员，国家自然科学基金会评专家，新世纪百千万人才工程国家级人选。长期从事航宇结构优化与先进制造技术研究，曾获国家自然科学二等奖、国家技术发明二等奖、全国创新争先奖、冯如航空科技精英奖、高等教育（研究生）国家级教学成果一等奖、中国侨界杰出人物、中国侨界贡献奖一等奖，带领团队获“全国高校黄大年式教师团队”称号。担任西北工业大学副校长、陕西省侨联副主席、陕西省政协委员、科技部航宇材料结构一体化设计与增材制造装备技术国合基地主任、陕西省空天结构技术重点实验室主任、金属高性能增材制造与创新设计工业和信息化部重点实验室学术委员会副主任、航空学报中英文版副主编、陕西省机械工程学会副理事长、陕西省力学学会理事长、国际仿真与多学科优化协会(ASMDO)副主席等职务。发表论文450余篇、SCI论文250余篇，他引7700余次，出版专著/教材6部，授权国家发明专利92件。2021年当选中国科学院院士。
吕坚，香港城市大学机械工程讲座教授，先进结构材料研究中心主任。香港材料研究会（HK-MRS）理事长，香港力学学会前理事长，广东省大湾区激光与增材制造产业技术创新联盟副理事长，世界新能源汽车大会科技委员会委员。78年跳级考入北京大学， 79年获国家奖学金赴法国贡比涅技术大学读本科, 86年获该校博士学位。研究涉及先进纳米材料制备与力学性能，3D/4D打印，结构与功能材料预应力工程。在Nature（封面文章），Science, Nature Materials, Nature Chemistry， Nature Water，Nature Communications, Science Advances, PNAS, Advanced Materials, Materials Today, PRL等杂志上发表论文650余篇，引用5万5千余次，H Index=106，2025年“科睿唯安“全球高被引科学家, 90项欧、美（53项）、中发明专利获授权。北京科技大学，东北大学，西安交大等大学名誉教授, 上海交大，西北工业大学，西南交通大学顾问教授。2011年被法国国家技术科学院（NATF）选为院士，是该院300余位院士中首位华裔院士。2025年获选美国国家发明家科学院（NAI）院士。2006年与2017年分别获法国总统任命获国家荣誉骑士勋章及国家荣誉军团骑士勋章，2013年和2018年分别在中国力学大会与中国材料大会上做大会报告。2018年获中国工程院光华工程科技奖。
朱继宏，西北工业大学教授、博导、比利时列日大学航空航天工程科学博士、英国伦敦玛丽女王大学客座教授、国家级领军人才、国家优秀青年科学基金获得者。航空学报、电子机械工程、航空制造技术等期刊编委、火星探测项目天问一号技术审查专家、空天某重大专项专家组成员、某重大装备副总师。主要从事飞行器新概念整体结构技术、空天飞行器防热-承载一体化、智能结构与机器人技术研究。获国家自然科学二等奖、第十六届中国青年科技奖、中国青年“五四”奖章团队、三项陕西省科学技术一等奖，以及航空学会青年科技奖、邓稼先青年科技奖、钱令希计算力学青年学者奖等。
张军诗，西北工业大学机电学院教授、博导，曾任香港城市大学Senior Research Associate及日本UEC特任研究员。主持国家自然自然科学基金3项，主要从事软物质力学、智能材料与结构及软体机器人方面的研究，以第一/通讯作者在Science Advances, Applied Physics Reviews, Advanced Science等期刊发表论文40余篇。
刘磊, 西北工业大学机电学院副教授，主持国家自然自然科学基金2项，长期从事软体机器人及电活性人工肌肉材料力电耦合行为研究，主要内容包括电活性聚合物（EAP）人工肌肉材料力电耦合特性研究；气电混合人工肌肉驱动机理研究；仿生变体无人机及柔性智能蒙皮技术研究；刚-柔-软耦合机器人刚度调控研究等。以第一/通讯作者在Science Advances, Cell Reports Physical Science, Applied Physics Reviews, Advanced Science等期刊发表论文30余篇。
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