软材料利用内部能量变化和外部能量供应来产生形状变形和运动，对软体机器人技术的发展至关重要。4D打印是制造复杂可变形软体结构的方法之一。4D打印是直接将设计内置到打印材料中，打印加工出可自动变形的结构。然而，由于材料的物理化学性质限制，鲜有关于4D打印技术打印水凝胶材料制造软体机器人的研究。
科研人员合成了一种由温敏水凝胶（NIPAM）、纳米粘土（Laponite）和磁性颗粒（NdFeB）组成的新型磁性温敏智能水凝胶。水凝胶具有可调节的生物物理特性和变形能力，以及极佳的生物相容性。研究人员从自然界中的生物获得灵感，在外部磁场中运用多材料4D打印技术加工了仿水母和仿扇贝等软体机器人。仿水母机器人可以在外部磁场驱动下以平移、旋转、翻滚形式运动，翻过人胃模型中的褶皱，完成微结构的主动夹取和搬运。在外部磁场和近红外光产生的热场的协同作用下，机器人可以作为药物的载体并减少药物运输过程中的药物泄漏。4D打印毫米级软体机器人将推动机器人在生物工程和医疗领域的应用。
该课题组专注于小尺寸机器人研究，从毫米级、微米级到纳米级机器人开展了系列研究，在磁驱动毫米机器人、光驱动毫米机器人、热驱动毫米机器人、气泡微米机器人、细胞微米机器人、混合驱动纳米机器人等方面取得了研究成果【相关成果发表在Small（2019）、Advanced Intelligent Systems（2021）、ACS Applied Materials & Interfaces（2019/2020/2021）、Chemical Engineering Journal（2021）、IEEE Robotics and Automation Letters（2021）、Lab n a Chip（2016）】。
研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会、中科院“创新交叉团队”项目、机器人学国家重点实验室的支持。
仿水母机器人在胃模型中的运动与夹持搬运
微型软体机器人可作为药物载体且具有极佳的生物相容性
