來自萊斯大學的研究團隊開發出一種柔性超材料，能夠在遠程控制下迅速改變大小和形狀。這項發明有望為可吞服和植入式醫療設備的安全性和多功能性開辟新局面。這項研究由李永霖教授領導，強調了一種結合了非凡柔韌性與顯著強度的材料。超材料是經過工程設計的結構，其特性來自幾何形狀而非化學成分。萊斯團隊設計的這種材料在保持穩定性的同時，可以根據需要進行變形，這在柔性結構中是前所未見的。
這種材料能夠承受超過其自身重量十倍的壓縮負荷，並且在極端溫度和腐蝕環境下也能保持性能，這種韌性對於必須承受人體胃部酸性環境的醫療設備至關重要。李教授指出，這一切的關鍵在於「程序化多穩定性」。他的團隊在材料中加入了梯形支撐和加固梁，以將結構鎖定在特定形狀上。「這些元素創造了一個能量障礙，即使在移除外部驅動力後，結構也能保持其新形狀。」他表示。
研究人員使用3D打印模具構建了傾斜梁和支撐段的微結構，這種設計使得超材料能夠在磁場的觸發下在開放和閉合狀態之間切換。即使在移除磁場後，這一轉變仍然保持，賦予了結構一種記憶能力。團隊通過將單元格連接作為建築模塊，創建了更大的3D結構，能夠實現複雜的運動，包括蠕動波，這使得材料能夠以受控的方式移動或輸送液體。
這種柔性方法有助於減少與體內剛性設備相關的潰瘍、穿刺傷和炎症等風險。團隊證明，這種材料在長時間暴露於壓力和酸性腐蝕的條件下仍能正常運作，這些條件類似於胃腸道內的環境。能夠遠程控制這種超材料使得新的醫療應用成為可能。李教授表示：「這種超材料使得能夠遠程控制體內設備的大小和形狀，這可能會實現救命的功能，例如精確控制設備的位置，將藥物送到需要的地方，或在體內深處施加針對性的機械力量。」
他補充說，團隊正在開發可吞服系統，未來可能用於治療人類肥胖。相同的設計也可能支持對海洋哺乳動物的治療。萊斯的研究人員與德州醫學中心的外科醫生合作，構建無線流體控制系統，以滿足臨床需求。李教授的第一位研究生泰勒·格林伍德擔任該研究的第一作者，現任教於楊百翰大學。研究生布萊恩·埃爾德和賈瑞德·安克蘭，博士後研究員簡騰和李世範，以及其他合作者也為這項研究作出了貢獻。這項研究的資金來自國家衛生研究院和海軍研究辦公室，並發表在《科學進展》期刊上。
