我国智能材料新突破：“磁力魔毯”解锁4大黑科技！

十大品牌 2025年10月01日 19:37 1 cc

2025年9月30号，中国科普博览发了条消息，直接把“神话照进现实”这事儿给坐实了，中科大李木军副教授带团队，真搞出了“百变魔毯”。

不是阿拉伯神话里能飞的那种，是能随需求变颜色、控温度、改形状的智能材料，这成果还发在了CellPress旗下的《Device》期刊上，懂行的都知道，这期刊的分量可不轻。

一、材料界的“两难题”，被“三极锁定”给破了

说实话，可编程材料这事儿，科学家们琢磨十年了。军事伪装要它、建筑节能要它、生物医疗也离不开它，但一直有个坎儿跨不过去：要么变快了，撤了外力就恢复原样，得一直耗电；要么能稳住状态，可改变起来要等好几分钟，甚至几小时。

就像你买个保温杯，要么保温时间短但倒水快，要么保温久却得慢慢拧开，俩优点凑不到一块儿，估计科学家们也头疼好久了。

之前常见的两种材料，毛病就特明显。磁性液体、电活性聚合物这类，毫秒级就能变状态，看着挺厉害，可一旦断了外部刺激，立马打回原形，想保持个状态得一直供能，这不白费电嘛。

还有形状记忆材料，倒是能“记住”编程后的样子，可改次形状得加热、变形、冷却一套流程走下来，等它变完，说不定事儿都黄了。

就在大家愁这事儿的时候，李木军团队的“三极锁定”机制冒了出来。简单说，这材料表面的每个小单元，都有一个能翻转的磁性“小片片”，还有两个固定的磁性“小条条”。这仨凑一块儿，跟三角形似的稳当，不用任何外部能量，就能把磁性片锁在“朝上”或“朝下”两种状态里。

想改状态也简单，他们搞了个脉冲磁针。这玩意儿能发出超过90毫特斯拉的强磁场，不过持续时间不到100毫秒，刚够把磁性片的状态拧过来。

磁针一挪走，新状态立马就锁住了。本来想这操作会不会很复杂，后来发现跟用磁铁在纸上画画似的，画到哪儿，哪儿的单元就变样，功能也跟着换，这思路是真清奇。

二、毫米级“微操”很讲究，功能多还经得住造

老实讲，要把毫米级的小单元控制好，没那么容易。团队做了一大堆计算和实验，最后发现个关键：磁性条的高度得是单元宽度的20%。

高了吧，得用超强磁场才能改状态，麻烦；矮了吧，锁定力不够，稍微碰一下就歪了。这个比例一找准，单元既稳当，弯2毫米、拉20%都不变样，又好编程，算是找着平衡点了。

材料选择也没马虎。磁性片用的是钕铁硼永磁材料，这玩意儿剩磁高、矫顽力也强，磁性稳得很。表面涂层更灵活，要变颜色就用高对比度颜料，要控水就用超疏水或超亲水的，要控温就换不同反射率的。所有东西都集成在几毫米厚的柔性基底上，拿在手里跟块软布似的，却藏着这么多门道。

他们做的实验也特有意思。颜色调控那块儿，用10×10的单元拼出了“USTC”（中科大的英文缩写），几秒钟就弄完了，这图案放几周都不变，还不用耗电。更有意思的是，连续编程还能播简单动画，跟个小显示屏似的。

控水的实验更实用。他们在同一表面弄出亲水和疏水的棋盘格，水滴掉上去，自动顺着亲水的道儿走，疏水的地方碰都不碰。

用这办法还能让水滴按指定路线走，跟有隐形轨道似的。测了下接触角，疏水的地方能到152度，亲水的才95度，差这么多，以后搞精密流体控制，怕是最有体会这技术的好用。

控温和变形也不含糊。相同的红外辐射下，高反射率的表面能比低反射率的低10到15度。编程不同区域的反射率，还能弄出复杂的温度图案，红外相机一看，亮的地方温度低，暗的地方温度高，边界清清楚楚。

变形就更神奇了，改改单元的磁化方向，表面能变成山峰、山谷、马鞍、扭曲四种样子，甚至能一边变形状一边变颜色，比如山峰顶是红的，山谷是蓝的，这组合能力是真强。

更让人放心的是它经造。机械测试里，弯1000次、拉500次，单元状态保持率超过99.5%；20赫兹、5毫米振幅的振动，震1小时，状态改变率还不到0.1%。环境测试也没难住它，从-20℃到80℃都能正常工作，85%的湿度放30天，性能没衰减；紫外线照够相当于户外1年的量，功能照样完好。

疲劳测试更离谱，单个单元变10万次状态，响应时间就从80毫秒慢到85毫秒，锁定力衰减还不到5%。按每天变100次算，能用近3年。说实话，本来以为这么精密的材料容易坏，结果经得住这么折腾，看来离实用真不远了。

三、能军用能民用，中国智造这波稳了

这“百变魔毯”的用处，可不止实验室里看看。军事上，搞自适应伪装太合适了。装甲车在森林里能变绿色，到沙漠就变土黄色，进雪地又成白色，几秒钟就能切换，隐蔽性直接拉满。以后部队行动，怕是不容易被发现了。

建筑方面更实在。现在不少房子能耗不低，要是用这智能外墙，夏天多反射点阳光，少吸热；冬天少反射点，多吸热；晴天弄出遮阳图案，阴天就恢复透光。初步算下来能省15%到20%的能耗，对普通家庭来说，一年能省不少电费，这可是真金白银的好处。

生物医疗领域也能用上。可编程微流控芯片用这技术，能改流道的布局，搞复杂的生化反应控制。比如做药物筛选，一次能同时测好几种药物的浓度和组合，效率能提不少。以后研发新药，说不定能快上一些。

软体机器人更是能借上力。给机器人用这材料当“皮肤”，编程不同区域的变形模式，一块平面就能变成复杂的三维结构，爬、游甚至飞都能实现。加上传感器和控制系统，机器人的适应性和灵活性，怕是能上一个大台阶。

现在团队也在推进产业化。目前单元是毫米级的，下一步想缩小到百微米级，分辨率能更高。还在搞自动化编程系统，以后用户用简单的软件界面，就能设计复杂的表面功能，跟用手机APP似的方便。

而且这研究不是小打小闹，有科技部国家重点研发计划、安徽省自然科学基金，还有中科大“双一流”计划支持，背后有国家力量撑着，推进起来也快。

论文第一作者吴纪旸说，想让这种功能表面像现在的触摸屏一样普及，成为人机交互的新界面。说实话，这目标听着不远，要是真实现了，咱们跟物理世界的互动方式，都得变一变。

说实话，这“百变魔毯”不只是个技术突破，更给智能材料指了条新道儿，不用把系统搞得多复杂，靠巧妙的结构设计，就能解决之前看似矛盾的性能问题。这也能看出来，中国在前沿材料科学领域的创新能力，是真的强。

以后材料要是都能这么智能，不再是被动的“死物件”，而是能主动响应、适应需求的“活系统”，咱们的生活肯定会不一样。这张“魔毯”的诞生，说不定就是这个变革的开始，一个由中国智造引领的智能材料新时代，怕是离咱们越来越近了。

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