香港科技大學團隊在柔性複合材料領域取得重大突破，研發出一種高度可編程、且具非對稱力學響應的新型材料系統，為機械智能系統提供了關鍵的材料基礎。研究成果已刊於《自然．材料》。

論文：

• https://www.nature.com/articles/s41563-025-02407-3

研究背景

在軟體機器人、仿生組織及柔性電子等前沿領域中，能夠對外部刺激作出特異性響應的材料，將有助進一步實現智能功能。

然而，傳統設計多依賴非線性結構，或複雜幾何構造的超材料，而這些離散結構往往對缺陷和斷裂極為敏感，因而限制了其工程實用性。

研究成果

科大物理系許欽博士、機械及航空航天工程系胡文琪博士聯合領導的團隊，提出了一種全新設計範式：利用「剪切 ─ 堵塞」（shear-jamming transitions）相變物理機制，發展出一種柔性複合材料。

這種柔性複合體，在剪切與法向兩個方向上同時展現非互易性力學行為，並且具備非對稱的形狀記憶特性，可進行多維度方向的控制。新材料高度可編程，透過調控其內在的「剪切 ─ 堵塞」相變過程，可以精確控制材料性質，從而自主製訂所需力學響應，以滿足不同應用需求。同時，有別於脆弱的剛性超材料，新材料具備出色的抗斷裂能力。

團隊進一步將「剪切 ─ 堵塞」結構與空間調變的磁性分布相結合，創造出能自主運動的「軟體活性固體」。這種活性智能材料可用作仿生軟體機器人，在狹小環境中靈活移動；也可以作為智能閥門，實現選擇性的微流控。

研究團隊

論文共同第一作者是科大物理系 Chang Xu、Shuaihu Wang、機械及航空航天工程系 Hong Wang。共同通訊作者是許欽博士、胡文琪博士、物理系研究員 Yiqiu Zhao 博士

來源：香港科技大學

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