腾讯科技WE大会，浙大教授李铁风带来了一条软体机器鱼，这条鱼能够像真正的鱼一样在深海遨游，甚至比真正的鱼更厉害，潜入水下米之深。这里面涉及到哪些知识点呢？1、凝聚态物理
凝聚态物理，起源于19世纪固体物理学和低温物理学，是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。研究跨越宏观、介观和微观，通过研究构成凝聚态物质的电子、离子、原子及分子的运动形态和规律，从而认识其物理性质的学科。凝聚态包含固体、液体和一些特殊气体。在李铁风的软体机器人里，用到了水凝胶作为“人造肌肉”的原料之一，水凝胶这种软物质也是凝聚态物理研究对象之一。这种微观结构呈网状包裹着大量水的软物质，与传统材料相比，系统复杂性增加不少，从而一定会伴随新的性质和现象出现，这就需要新的理论去解释，去预测。
凝聚态物理
2、软物质
软物质是一种介于固体和理想流体之间的物质，也叫软凝聚态物质。直观上来讲，软物质就是软软的物体，它可以是固液混合物（水凝胶）、液液混合物、气液混合物（气凝胶）。日常生活中常见的橡胶、食品、化妆品等都是软物质，人体的组成部分，除了骨头之外，也都是软物质。
软物质
软物质的一个基本特性是对外界微小作用的敏感和非线性响应。传统材料如金属材料，在微小力的作用下，其产生的变形可以按照虎克定律来计算，这是一种线性的响应，较为容易计算。而软物质的变形与微小载荷之间不再是线性的关系，这就给计算带了困难。
软物质的非线性响应
3、马里亚纳海沟的水压
马里亚纳海沟超过万米之深，将喜马拉雅山的珠穆朗玛峰放入马里亚纳海沟之中，尚有m左右的水深余量。根据水压的计算公式P=ρgh，水压与深度成正比。万米之深的水下，水压高达MPa，是地面上一个大气压的0倍。在这个环境下，人的感受就是皮肤表面被死死地挤压着，就像被一座大山压着。
马里亚纳海沟与珠穆朗玛峰对比
4、奋斗者号怎么抗住水压？
奋斗者号于年11月10日8时12分，在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度米，刷新中国载人深潜的新纪录。奋斗者号核心区域是一个直径1米2，厚64mm的球形。力学上，这种结构称为球壳。球壳结构受到垂直于表面的水压后，在其内部形成互相挤压的挤压力，这可以充分发挥出球壳材料的力学性能，以最轻的结构实现最大的受力。
另外为了安全性，如此巨大的球壳结构，必须不能有瑕疵。一般来说，体积较小的物体，制造起来质量控制较为容易。而要保证大结构内部不存在瑕疵，这对材料行业也是一个很大的考验。制造出这样一个球壳结构，带动了很多其他技术的进步。
奋斗者号
5、深海狮子鱼怎么抗住水压？
目前已知的深海狮子鱼，能够在水下多米生活，这个环境下的水压是地面大气压的倍。凡体肉身的深海狮子鱼，主要靠2个方面来抵抗水压。1、深海狮子鱼体内外压力是平衡的，其腔内甚至鱼肉内部都有着与体外一致的高水压，从而肉身不至于被压扁。2、深海狮子鱼骨骼结构特殊，长度较短且分布较散。这样在游动的过程中，受到外力作用后，骨肉之间的界面应力较小，不至于骨肉分离。
深海狮子鱼及其骨架
6、界面应力
界面应力是指一个由两种材料组成的物体，在受到外力作用后，在界面附近产生的单位面积的内力（应力）。通常情况下，两种材料力学特性不一样，同样的受力产生的变形不一样，即弹性模量不一样。粘接在一起受力之后，界面处的变形是一致的，但是不同的弹性模量产生不同的应力，在界面处应力不连续。如果外载更大，界面处的应力超过了粘接强度，两种材料就会脱粘分离开来。这就发生了破坏，是不希望发生的。
界面应力
7、介电高弹体
介电高弹体(DE)是一种较为新型的电致变形智能材料，在介电高弹体薄膜的两侧覆盖柔性电极，并施加驱动电压时，介电高弹体薄膜在电场力的作用下产生变形，导致厚度减小，面积扩张。介电高弹体具有弹性模量低、质轻、能量密度大、响应速度快的优点，可用于软体机器人驱动、柔性传感器、智能穿戴设备以及能量采集等。聚丙烯酸类材料是一种典型的介电高弹体材料。
DE膜
8、水凝胶
水凝胶是由亲水性的功能高分子，通过物理或化学作用交联形成三维网络结构，吸水溶胀而形成。宏观上，类似于一块豆腐。微观上，是网状结构包裹大量的水。所以，水可以较为自由地进出水凝胶内部。在马里亚纳海沟中，尽管水凝胶强度看起来跟豆腐差不多，但是海水渗入水凝胶内部，维持了内外压差的平衡，而作为骨架的高分子结构虽然不耐拉，但显然可以抗住百兆的水压，不会被压溃。
水凝胶及其微观结构
9、软体机器鱼是如何游动的
这条软体机器鱼的驱动来自于人造肌肉，能量来自于电池。李铁风团队首先将介电高弹体膜进行预拉伸，以满足电激励变形的要求。然后用这介电高弹体膜包裹住水凝胶，形成人造肌肉。驱动的时候，电激励介电高弹体膜，使之收缩或扩张。比如：上层扩张，下层收缩，从而使人造肌肉向下弯曲，带动翅膀向下扑腾，从而通过海水反作用力向前游动。
软体机器鱼
10、软体机器鱼是如何转弯的
软体机器鱼的转弯，靠的是尾鳍。尾鳍由丙烯酸板和硅胶膜制成。尾鳍上有一组线圈，通电后可以形成磁场，与安装在鱼身的磁铁配套，依靠磁力来摆动尾鳍，从而控制转弯。
软体机器鱼的转弯
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