康奈尔大学的研究人员创造了尺寸小于 1 毫米的微型机器人，它们被打印为 2D 六边形“元片”，但通过电流的震动，可以变形为预编程的 3D 形状并爬行。

这机器人的多功能性是由于新颖的设计以剪纸为基础，剪纸是折纸的近亲，材料中的切片使其能够折叠、展开和移动。

该团队的论文“电子可配置微型元片机器人”出现在自然材料。该论文的共同主要作者是博士后研究员刘庆坤和王伟。该项目由物理学教授 Itai Cohen 领导。他的实验室此前曾生产过微型机器人系统，可以驱动四肢、通过人工纤毛泵水并自主行走。

从某种意义上说，剪纸机器人的起源受到“可以改变形状的生物体”的启发，刘说。“但是当人们制造一个机器人时，一旦它被制造出来，它可能能够移动一些肢体，但它的整体形状通常是静态的。所以我们制造了一个元片机器人。‘元’代表超材料，意味着它们是由许多构件组成，这些构件共同作用赋予材料机械行为。”

该机器人呈六边形，由大约 100 块二氧化硅面板组成，这些面板通过 200 多个驱动铰链连接，每个铰链厚度约为 10 纳米。当通过外部电线进行电化学激活时，铰链会形成山折和谷折，并展开并旋转面板，从而使机器人能够改变其覆盖区域并局部膨胀和收缩高达 40%。根据激活的铰链，机器人可以采用各种形状，并可能将自己包裹在其他物体上，然后将自己展开成平板状。

科恩的团队已经在考虑元片技术的下一阶段。他们期望将灵活的机械结构与电子控制器相结合，创造出具有自然界不可能实现的特性的超响应“弹性”材料。应用范围包括从可重构微型机器到微型生物医学设备和材料，这些设备和材料可以以接近光速（而不是声速）的速度响应冲击。

“因为每个单独构建块上的电子器件都可以从光中获取能量，所以您可以设计一种材料，以编程方式对各种刺激做出反应。当受到刺激时，这种材料不会变形，而是会‘逃跑’，或者以更大的力度向后推。比他们经历过的力量更大，”科恩说。“我们认为这些活性超材料——这些弹性材料——可以构成新型智能物质的基础，这种物质受物理原理的支配，超越了自然世界的可能性。”