国家自然科学二等奖：这种材料光照下自己运动！复旦教授深耕二十余年成果获奖

仅需一束光，自然种材照下自己由高分子构成的科学“机器毛虫”即可自主完成弯曲、收缩与爬行。等奖7月8日，料光复旦大学智能材料与未来能源创新学院执行院长俞燕蕾在北京荣获2025年度国家自然科学奖二等奖。运动余年

俞燕蕾教授首创将刚性液晶基元引入光响应高分子设计，复旦带领团队研制出应变性能媲美人体骨骼肌的教授新型智能材料，开辟了光控致动的深耕全新路径，为柔性机器人、成果具身智能及精准医疗等前沿领域奠定了坚实的获奖材料基础。“料要成材，自然种材照下自己材要成器，科学器要好用。等奖材料的料光核心在于实用，必须将实验室样品转化为产品，运动余年最终成为商品。”这是俞燕蕾坚守的科研哲学。

光控致动材料是一类能在光照下自主产生形变并输出力量的智能材料，被誉为下一代软体机器人和智能微系统的“人工肌肉”。在深海探测、人体外骨骼助力、生命健康等领域，此类材料仅凭非接触式光信号即可产生形变，具备传统机械系统无法比拟的优势。

然而，该领域长期受制于核心挑战：传统材料中感光分子零散分布，各自为战，导致能量大量耗散，形变效果微弱。“这就像用手指推墙，力气全耗在局部，整面墙纹丝不动。”俞燕蕾向《文汇报》记者比喻道。如何实现“弱刺激、强致动”，让不同尺度的结构协同发力，是全球材料学界共同面对的难题。

本世纪初，俞燕蕾立志创造一种“刚柔并济”的材料：既具备产生大形变的柔软性，又拥有产生大作用力的强韧性。她将目光锁定在液晶分子上——“液即liquid，晶即crystal，它兼具液体的柔性与晶体的刚性”。

团队突破“高分子掺杂感光分子”的传统范式，提出“光响应分子与液晶基元共价融合”的创新设计思想。“液晶分子天生具有长程有序排列特性，如同整齐列队的士兵，一人转身即可带动整排同步转向。”俞燕蕾解释道，团队通过化学键将感光分子与液晶基元紧密绑定，利用液晶的协同效应，将分子级的光响应像多米诺骨牌一样逐级放大。

从分子设计、合成验证到机制阐明，团队耗时多年，反复打磨“光响应分子结构转变—液晶基元重排—高分子网络宏观形变”的多尺度连锁变化机制。这一突破首次实现了长波长、低能量可见光驱动的材料形变，使材料整体形变幅度较传统材料提升100倍。

在此基础上，团队历经数年攻克长程有序液晶高分子的可控制备难题，通过构建规整层状结构，精准调控分子有序度。最终研发的新材料，其光致应力创下同类材料最高纪录，致动性能超越人体骨骼肌，断裂韧性媲美蜘蛛丝，弹性模量可在三个数量级范围内灵活调控。该材料既能制作柔软的仿生抓手，也可作为承载结构部件，为光控软体机器人、智能蒙皮等方向提供了核心材料支撑。

团队进一步将材料优势延伸至微流体操控领域，原创全光控微流体新器件，提出非接触式精准致动新机理。利用光致形变液晶高分子制作微通道壁面，通过光照触发通道形态动态变化。该技术不仅实现了纳升级液体的精准输运，更将液体混合效率提升两个数量级，有效破解了微量液体传质慢、操控难的行业痛点。

基于全光控微流体芯片，团队研发出蛋白即时检测设备。仅需一滴血，10分钟内即可完成包括心衰标志物、感染因子、肿瘤标志物等30余项指标的蛋白定量检测。目前，该技术已进入临床验证阶段，有望为慢病居家监测、急诊快速筛查、婴幼儿微量采血检测等场景提供全新解决方案，真正实现“一滴血快速查多病”。

“从材料制备、部件开发到设备集成，学科交叉多、跨度大，每一步都踏入陌生领域。”俞燕蕾始终以“十年磨一剑”的态度面对科研。尽管项目周期长、挑战多，但她乐在其中。“我大学选化学，后转材料，从未觉得哪个专业是天坑。只要找到适合的位置，哪里都能发光。”

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