文章核心观点 - 北京大学喻俊志教授团队受七鳃鳗口吸盘启发，研制出一种集成了温控变刚度形状记忆聚合物阵列与柔性硅胶唇圈的新型混合粘附吸盘，该设计通过“负压吸附+机械锁合”的协同机制，成功解决了传统吸附系统在两栖环境及粗糙表面上性能受限的行业痛点，为新一代两栖机器人的自适应抓取开辟了新路径 [5][7][9] 仿生设计原理与工作机制 - 设计灵感源于进化超过5亿年的七鳃鳗，其口盘采用“负压吸附+机械锁合”的协同策略，通过柔软唇缘密封界面、肌肉泵产生负压、角质齿实现物理互锁 [2] - 团队设计的仿生吸盘直径98毫米，重量仅70克，核心部件为SMP吸附面板与柔性唇圈 [9] - 工作流程分为四步：首先加热使SMP阵列由玻璃态变为顺应性的橡胶态；其次硅胶唇边接触表面形成密封；随后真空系统工作产生负压，将橡胶态SMP压入表面微观结构完成“形貌拓印”；最后停止加热，SMP冷却硬化，锁定形貌，形成稳固的机械锁合 [9] - 该机制实现了吸附强度与持续真空维持的脱钩，即使在外部真空失效后，依靠机械锁合仍能维持长时间附着；脱离时通过重新加热软化SMP并充入流体，实现快速可控的脱附 [10] 性能验证数据 - 在光滑表面上，该吸盘在空气中产生的最大吸附力达562.6牛顿，在水下进一步提升至590.7牛顿，这意味着这个70克的装置能吊起超过其自身重量850倍的重物 [13] - 在表面粗糙度Ra达707微米的工况下，传统真空吸盘常失效，而该混合吸盘仍能保持稳固粘附 [13] - SMP层的引入使吸盘在空气和水下的粘附力，较纯负压模式分别提升了377%和270% [13] - 在耐久性方面，吸盘在空气中承受5牛顿负载时的粘附时间长达26.8小时，相比无SMP的对照组提升近195%；在水下环境，其保持时长的提升幅度可达540% [13] 应用演示与系统集成 - 在空气中，吸盘能稳固抓取质量跨越6个数量级的物体，从仅重0.01克的电子芯片到重达11.4千克的木质桌面，并兼容平整、粗糙、弯曲及不规则的各种几何表面 [16] - 在水下环境中，吸盘能在光滑金属、红砖、扇贝壳、大海螺等具有自然孔隙或复杂曲线的物体上维持稳定抓取 [17] - 与机械臂集成的跨介质操作演示中，吸盘成功在空气中抓取仿生蝠鲼机器人并放入水中，之后又在水下将其提回空气，证明了其在介质界面转换时的高可靠性 [18] - 横向基准测试显示，该混合吸盘在粘附应力和摩擦应力方面均展现出显著优势，尤其在处理挑战性表面和长效负载附着时，表现超越了大多数单一机制的仿生设计 [18]