微纳机器人技术实现多领域突破

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（来源：中国改革报）

转自：中国改革报

华南理工大学副教授喻婷婷（右一）团队课题组

□ 黄珊文/图

当科技与经济高速发展，人类对自然开发的深入与非常规场景的增多，对形态与功能提出了全新要求。在各类机器人中，微纳级机器人尺寸仅微米至纳米级，能够突破传统器械限制，在人体血管、组织间隙或复杂污染环境中执行精准作业。

近年来，人类始终致力于实现此类微型机器人的研制。如今，这一梦想正走向现实——华南理工大学副教授喻婷婷及其团队在微纳机器人与活性系统领域取得一系列突破，为该技术发展开拓了新路径。在其推动下，微纳机器人正于环境保护、工业检测、生物医学等多个领域展现出变革性潜力。

早期的单模块微纳机器人通常仅能完成简单的定向运动或单一任务，在动态、复杂的真实环境中应对多重挑战时能力显著不足。这些现实困境促使喻婷婷团队将研究目光投向更为智能、集成的微纳机器人系统。作为一门高度综合的交叉学科，微纳机器人的设计必须紧密贴合实际应用场景。团队深刻认识到，模块的设计须与具体的应用需求精确对齐，以在功能、集成度与工程可行性之间寻求最佳平衡。基于这一认知，团队提出了“面向实际需求的应用驱动设计”核心理念，为下一代智能微纳机器人的系统化开发绘制了清晰的技术路线图。

传统的光刻、同轴微流体打印等技术，在同时实现微小尺寸、低成本与高精度方面面临诸多挑战，这限制了复杂三维微纳结构的可控制备。针对这一关键技术瓶颈，喻婷婷团队创新性地提出了一种融合水凝胶直写成型（DIW）与紫外光固化的微纳管道增材制造新方法，并据此构建了高精度的微纳尺度3D打印系统。该方法能够稳定加工内径小至3微米的微纳管道，具备低成本、高工艺灵活性和良好材料兼容性等突出优势，可实现连续、高质量的三维中空复杂结构。这项突破标志着我国在尖端微纳制造领域达到了新的技术高度。

微塑料能迅速穿透生物屏障进入人体组织。目前，科学家已在多种动物及人体组织（包括血液和大脑）中检测到微塑料的存在。此类污染一旦形成便难以有效清除，已成为全球性的环境与健康危机。传统的物理过滤或混凝等污水处理方法，对微米级塑料颗粒的去除效率有限。

为高效清除水体中的微塑料，喻婷婷团队创新性地引入了一种类钙钛矿半导体材料——钨酸铋（Bi2WO6），并通过光还原法在其微球表面沉积银（Ag）纳米颗粒，成功制备出Ag@Bi2WO6微型机器人。这些机器人在纯水环境中可自组装形成集群，并能在极低光强驱动下主动吸附微塑料。为进一步提升清洁效率，团队还在待处理水域中引入Fe3O4磁性纳米颗粒，使其与Ag@Bi2WO6微球共同自组装，构成磁辅助清洁机器人系统。实验表明，在特定磁场频率（14 Hz）驱动下，该机器人集群可在93秒内高效去除98%的微塑料，其性能远超当前已知的其他处理方法。

锻压、冲压等工艺生产的金属零部件，其内部质量直接关系到终端产品的安全性与可靠性。这类工件常因工艺参数不当而产生内部裂纹等缺陷，而许多产线仍依赖效率低下、主观性强的人工目视检测。

分子通信作为一种受生物启发的崭新通信范式，已在理论层面得到广泛研究，但在实验验证与系统集成方面仍存在诸多挑战。要将此类通信模式应用于微纳机器人实践，首先必须解决微纳尺度下的可靠驱动与信号调控问题。

随着技术的持续进步，微纳机器人的应用场景正从实验室快速走向广阔天地，必将深入医疗健康、环境治理、工业检测、电子信息等众多领域，成为未来智能社会中不可或缺的基础性科技力量。喻婷婷和她的团队正进一步聚焦于系统性能优化与新材料体系拓展，为这一充满希望的未来潜心勾勒技术蓝图。我们相信，众多如喻婷婷一般的科研工作者正在各自的领域持续书写创新答卷，一个由微纳机器人深度参与的崭新时代，正加速向我们走来。