我国科研团队解锁薄板“漩涡操控”新技术

不用任何电子设备，仅靠一块提前设计好的普通薄板，就能让大小不一的颗粒、构件自动旋转、绕行、定点停留。近日，中国科学院声学研究所联合合肥工业大学的科研团队，攻克新型物体操控技术，实现了无电子调控的跨尺度物体精准操控，相关成果近日在国际学术期刊《先进科学》发表。

据了解，非接触物体操控是微机械制造、微型机器人研发、智能生产等领域的核心技术。以往科学界主要依靠涡旋波实现物体旋转、轨道运动，但传统技术需要复杂的电子控制系统、多通道设备配合，对调控精度要求极高，设备烦琐、成本较高，极大限制了技术的普及应用。

针对这一痛点，我国科研团队创新性地研发出被动亚波长结构操控新方案。科研人员巧妙地设计了迷宫型微结构单元，将操控所需的相位信息提前“刻”在薄板结构中，相当于给薄板“预编程”，只需单通道激励，无需任何电子相位调控装置，薄板内部就能稳定生成可控的漩涡波动场。

这套新型操控机制依靠双重作用实现精准控制，波场的不均匀分布可以牢牢约束物体位置，漩涡波自带的动力能够持续驱动物体运动。实验证明，该技术适配范围极广，可实现从亚毫米微小颗粒、毫米级粒子到厘米级轻质构件的跨尺度操控。小颗粒可定点停留或环绕运动，大型构件也能保持稳定持续旋转。同时，通过微调薄板结构设计，还能自由反转物体的运动方向，操控灵活可控。

这项研究突破了传统涡旋操控技术的设备局限，开创了“结构预编码、无电控、高效操控”的全新模式，用简易被动结构替代了复杂电子调控系统。这项技术的成本更低、适配性更强，为微颗粒输运、精密机械驱动、智能结构设计等前沿领域提供了全新技术思路，有望推动精密智能制造、微机器人技术实现轻量化、简易化升级。

△弯曲波涡旋跨尺度表面物体操控实验