北京交通大學“90后”教師李振坤：前沿科技的探索者

　　在今年的中關村論壇上，一款獲得2024年全國發(fā)明展覽會金獎與北京發(fā)明創(chuàng)新大賽金獎的流變機器人（Rheobot）備受關注，成為焦點。這款機器人是北京交通大學機電學院90后教師李振坤和他的團隊，經過5年潛心研發(fā)取得的前沿科技成果。作為新時代的青年人，李振坤說：“這款機器人是我和團隊努力的結晶，未來我還將和團隊繼續(xù)在前沿科技領域不斷探索。同時我要做前沿科技的探索者和科普者，推動新質生產力發(fā)展。”

　　桌面級4D打印機填補空白

　　2019年，博士畢業(yè)后的李振坤不斷在智能制造、新材料與機器人等多學科交叉領域深耕。他帶領的團隊在多個研究方向上取得成果，共發(fā)表高水平SCI論文40余篇。他還申請了30余項相關發(fā)明專利，其中多項已實現技術轉化，填補了國內相關領域的空白。他深知，在這個日新月異的時代，唯有不斷創(chuàng)新，才能走在科技的最前沿。2021年博士后出站后，李振坤回到母校北京交通大學任教，不僅出色完成了教學任務，更在科研與科普領域屢創(chuàng)佳績。4D打印技術及流變機器人研發(fā)就是其中之一。

　　談到4D打印技術，李振坤坦言這要從2019年說起。當時，軟體機器人領域正逐漸嶄露頭角，但受限于材料和技術的瓶頸，其發(fā)展一直難以取得突破性進展。傳統的軟體機器人大多依賴于彈性材料的變形，但其變形方式相對固定，難以適應復雜多變的環(huán)境。剛剛完成博士學位的他敏銳地意識到，要實現軟體機器人的真正突破，必須尋找一種全新的材料和技術。

　　在一次國際學術會議上，李振坤了解到4D打印技術的潛力，那就是可使物體在受到外界刺激時能夠自動變形。“這也讓我意識到，如果將4D打印技術與軟體機器人相結合，或許能夠解決軟體機器人變形受限的問題。”李振坤說。

　　然而，要將這一想法變?yōu)楝F實，并非易事。2021年，回到母校北京交通大學任教的李振坤，組建了一支由10名青年博碩士組成的多學科交叉科研團隊，開始了朝世界科技前沿的艱難探索。他們首先面臨的挑戰(zhàn)就是材料的選擇問題。“傳統的智能材料在響應性和記憶性方面存在諸多不足，難以滿足軟體機器人的需求。”李振坤介紹，經過前期的計算分析和后期的反復試驗與篩選，他們最終發(fā)明出一種磁控流變記憶材料，這種材料不僅對外界刺激具有響應性，而且表現出一定的記憶性。但材料的突破僅是第一步，接下來的4D打印工藝設計和優(yōu)化又成為需要突破的難題。

　　李振坤團隊經過無數次的嘗試和改進，最終成功開發(fā)出一種多材料4D打印技術，能夠精確控制材料的分布和形態(tài)，實現了軟體機器人的精確制造。“過去的技術制作一個軟體機器人需要5到10個小時，我們現在通過簡化4D打印的工藝把這一過程縮減到10分鐘以內。”李振坤說。為了將這一技術從實驗室推向市場，李振坤與中關村相關企業(yè)合作，研發(fā)出了全球首臺桌面級4D打印機Mag4DPrinter并入選中關村論壇常設展，填補了國內在該領域的空白。

　　全球首款流變機器人亮相

　　隨著技術的不斷成熟，李振坤團隊開始著手進行新型軟體機器人的研發(fā)。“最理想的軟體形式其實是液體流動，科幻作品中就有很多液體機器人的形象，比如‘終結者’、‘毒液’等，但是這類液體機器人由于缺少仿生原型，使其難以對自身狀態(tài)進行感知和有效調控，無法拓展到實際應用。”李振坤談道，他們團隊根據自主研發(fā)的磁控流變記憶材料在2023年發(fā)表的一篇論文中在全世界首次提出了流變機器人（Rheobot）的概念，并設計了全球第一款能夠自如進行變形運動的流變機器人。

　　如今，李振坤團隊自主研發(fā)的流變機器人技術已能夠通過實時感知自身內部材料的分布和流動情況，實現真正的智能控制。在未來的應用中，這款機器人將有望在體內治療、軍事偵察、星際探索、智能穿戴等領域發(fā)揮重要作用。