钢铁承重、塑料绝缘、橡胶密封……这是大多数人印象中的材料的功能。如今，有一种新材料，给它通上电，它就能自己变形、能牢牢吸附物体，还能精准操控液滴。
最近，由中国科学院院士、西北工业大学教授张卫红团队与香港城市大学组成的联合团队，通过在介电弹性体材料中加入极性小分子添加剂，成功研发出一种名为“电活性界面增强介电弹性体”（EIEDE）的新型智能材料，实现了大应变驱动、强电吸附和可控电润湿效应的集成。该研究发表于《科学进展》。
简单说，这款新型材料能“动”、能“吸”，还能“玩转液滴”，将为软体机器人、先进制造和微流控技术等领域带来革命性的应用前景。
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，分为离子型和电子型。作为电子型电活性聚合物的代表，介电弹性体已广泛应用于人工肌肉、仿生机器人、可穿戴智能设备等核心场景。
以往，对这类智能材料（介电弹性体）的研究，大都集中在它的“本征特性”上，也就是材料自己在电场下如何伸缩变形。“这严重低估了介电弹性体的应用前景和发展潜力。”论文共同通讯作者、西北工业大学教授张军诗介绍，因为材料真正厉害的地方，在于它如何和外界互动，比如能不能牢牢抓住东西？能不能操控液体？这些“界面相互作用”才是解锁它潜力的关键。
此次，团队创新性地在材料中加入了一种特殊的“极性小分子添加剂”，成功激活了材料的“社交能力”。
团队演示金属网电极的电吸附。西北工业大学供图团队让它和传统材料（P7670）进行了一场“吸力大比拼”。结果形成了鲜明对比：在一块金属网电极上，EIEDE材料的吸附强度达到了31.75 千帕，是传统材料的488倍！
这意味着什么？它不仅能把平整的表面吸得牢牢的，就连坑坑洼洼的金属片、镂空的金属网，甚至细细的金属丝，它都能一把“抓”住！
这项技术，直接打破了传统吸附装置的局限。未来，爬墙机器人可以轻松吸附在粗糙的金属表面上进行检修；工业机械臂可以无损抓取各种形状不规则的精密零件。这为机器人技术和先进制造打开了一扇全新的大门。
操控液滴是EIEDE材料的另一项绝活！团队发现，当一滴水接触到材料的正极时，神奇的事情发生了：材料表面就像被施了魔法，从原本排斥水的“疏水状态”（水滴像落在荷叶上，接触角83.15度），瞬间变成了极度亲水的“亲水状态”（水滴几乎摊平成一张“薄饼”，接触角仅9.92度）！
秘密就在于，材料中的小分子添加剂，在电场作用下，改变了材料特性。这意味着，通过一个电场开关，就能让液滴的铺展程度实现超大范围的调控。
基于此原理开发的液滴吸附装置，在施加电压时吸附液滴，撤去电压则释放液滴，实现了液滴的稳定运输。
更妙的是，当液滴接触到负极时会产生“抗电润湿”效应，增强局部疏水性，材料变得更“讨厌”水，液滴立刻“回缩”。
利用这种正负极的差异，团队又玩出了新高度。他们设计了一个巧妙的实验：通过优化电极形状，竟然实现了对液滴的精确“切割”！只需通过电场和电极形状控制，就能像剪刀裁布一样，把一个大液滴精准地“剪”成几个小液滴。
结合液滴的变形、运输、分割和“锚定”等功能，团队还设计了一个多探针检测演示：利用电润湿诱导的液滴形变、运输、分割和锚定功能，实现了多个液滴的锚定与移动，并能够同时进行检测，增加了感应面积。这为未来的微流控传感平台提供了一个新思路。
“这项研究的突破性在于，它从根源上颠覆了人们对智能材料的传统认知。”张军诗表示，材料不再是单纯的被动组件，而是一种集大应变驱动（像肌肉）、超强电吸附（像手）与智能液滴操控（像指尖）于一体的“全能型选手”。
这一成果为软体机器人、先进制造、微流控等技术领域开辟了广阔的想象空间：爬壁机器人可以灵活攀附于各种粗糙金属表面，完成高空检修任务；微流控设备能够在单一芯片上实现复杂液滴的自动化分配与反应；智能吸附系统则可在工业制造中无损抓取精密或脆弱的零部件。
张军诗回忆，研究过程中也曾经历“黑暗时刻”。起初，材料制备面临温度控制、搅拌转速、原料配比、真空脱泡等多重挑战，严重影响成型效果，实验一度难以推进。“最开始的时候，温度和我们设想的完全相反，那段时间大家几乎天天泡在实验室，直到摸索出最合适的制备流程。”张军诗说。
论文首轮投稿中，三位审稿人均给出了非常正面的评价，同时也提出了不少建设性意见。团队花了整整两个月时间补充了一整套实验，逐一补强了被审稿人指出的薄弱环节。“最终我们的回复信整整写了40页。审稿人最终认为，这项工作具有重要的创新价值。”张军诗坦言，正是审稿人的质疑，让研究变得更加扎实。
未来，团队计划从两大方向继续深化研究。在研究深度上，他们将进一步挖掘这一全新机制：目前仅展示了材料可实现的功能，下一步计划构建完整的理论模型，并探究其在更复杂真实环境下的稳定性。
在研究广度上，团队也在尝试将这一发现与实际应用结合起来。例如，他们正与相关领域的专家交流，探讨能否利用该原理解决实际生产中的瓶颈问题。“我们希望所做的研究不仅能写在纸上，也能落地成为真正有价值的东西。”张军诗表示。
相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.aec3342
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