国家自然科学奖是由国务院设立的国家级科技奖励，是我国基础研究和应用基础研究领域最具权威性和影响力的奖项之一。该奖项设一等奖和二等奖，其中二等奖授予在科学上取得重要进展、学术水平达到国际先进、并为国内外学术界公认和引用的原创性成果。“光控液晶高分子致动材料的创造与调控机制”项目，由复旦大学智能材料与未来能源创新学院俞燕蕾教授团队历时十余年潜心攻关完成。团队从分子源头创新，将光响应分子与液晶基元共价融合，利用液晶的协同效应放大分子尺度的响应，架起微观结构变化与宏观形变致动之间的桥梁，创制出致动性能超越骨骼肌的智能新材料，并研制出全光控微流体器件，实现液体非接触精准操控与高效输运，为软体机器人和智能医疗提供了全新方案。该项目荣获2025年度国家自然科学奖二等奖。

俞燕蕾教授与秦朗副教授获奖合影

随光而动的智能新材料

在自然界中，章鱼触手柔软如绸缎却能瞬间收紧完成精准抓握，这样的致动能力也是科学家努力的方向——创制既有高分子材料的柔韧可塑性、又具有液晶分子对外界刺激灵敏响应的智能软材料，实现对光、热等外场刺激的快速可逆响应与精确操控。

俞燕蕾教授团队从分子源头创新，在国际上率先提出将刚性液晶基元引入光响应高分子的设计思想，将光响应分子与液晶基元共价融合，利用液晶基元如同“整齐队列”般的协同效应，将分子级别的微小变化逐级放大为材料的宏观形变与力输出，建立了从分子到材料的多尺度结构变化新机制。传统光响应高分子受限于分子链无规排列，光响应分子的结构变化相互干扰抵消，材料整体仅能产生微弱形变、无力输出。该创新设计突破了这一瓶颈，将材料形变幅度提升了100倍，率先实现了长波长低能量光驱动，使光控致动材料从概念走向现实。

团队进一步发展出长程有序液晶高分子致动材料的制备新方法，利用烯烃开环复分解可控聚合，制备出链结构规整、具有微米级有序排列的新材料。该方法突破了形变率与模量协同提升的瓶颈，光致收缩率达81%、光致应力达2.2MPa，致动性能超越骨骼肌，韧性媲美天然橡胶，模量调控范围横跨三个数量级。就像“刚柔并济”的万能积木，这种新材料能与塑料、橡胶等多种材料无缝结合，构建出光控蠕动泵、自适应爬行软体机器人等复杂三维器件。

基于该材料独特的光控形变特性，团队发现液晶高分子通道在光照下发生轴向不对称形变驱动微流体的现象，提出了程序化光照诱发动态拉普拉斯压差驱动液体输运与旋流振荡的新机理，将传统微流控的外置机械驱动变革为光场非接触精准操控，实现了微流体的高效输运与混合。团队据此创制了首例全光控微流体芯片与蛋白即时检测设备，仅需600纳升样本、5分钟即可完成心衰标志物的高灵敏精准快检。

俞燕蕾教授团队讨论工作内容

开启引领前沿研究热潮

光响应分子在高分子网络中各动各的，微观变化相互干扰抵消，宏观上几乎看不出形变，更谈不上输出力量。项目团队发现，如果让这些分子像士兵一样“整齐列队”，通过液晶基元的协同效应，就能将分子尺度的微小变化逐级放大为材料整体的宏观形变与力输出，让材料真正“动起来、出上力”。在此基础上，团队进一步攻克了形变能力和力学强度难以兼得的瓶颈，创制出的新材料既像骨骼肌一样有力，又像天然橡胶一样坚韧，还能与塑料、橡胶等多种材料自由组合，构建出蠕动泵、爬行机器人等复杂致动器件。更令人振奋的是，团队利用这种新材料研制出首例全光控微流体芯片，用光场代替传统的机械泵，实现了微量液体的非接触精准操控。

该项目6篇代表性论文发表于Nature、Adv.Mater.等期刊，共被SCI他引1560次，诺贝尔奖得主费林加教授等30余位国内外院士和54个国家/地区研究团队跟踪引用，被评价为“新一代高性能液晶高分子光致形变材料”和“具有真正开创意义的优秀成果”。

跟跑到领跑，两次登《自然》

在这场科研“攀峰”的过程中，俞燕蕾教授曾2次登上Nature杂志，却有完全不同的心境。在日本公派留学期间，俞燕蕾教授一直致力于液晶材料的光致形变研究，在实验室经历了无数个不眠之夜后，在2003年以第一作者身份在Nature上发文。这篇文章的成果受到全世界的关注，好几个国家的实验室邀请她去做博士后研究，国内也关注到这项研究成果，希望她学成后能回国继续任教。俞燕蕾教授在拿了博士学位后的第二个月就毅然返回复旦大学，带领团队从零开始，以“敢闯无人区”的魄力深耕光响应液晶高分子领域。因为那篇Nature论文的署名单位仅为东京工业大学，这一细节成为她心中深埋的遗憾，她立志要在中国本土的科研土壤上培育出更好的创新成果。经过十余年技术攻关，2016年，俞燕蕾教授作为独立通讯作者，复旦大学作为唯一通讯单位再次在Nature期刊上发文，这项完全由中国科学家原创的成果被央视《新闻联播》《朝闻天下》、英国《经济学人》等主流媒体报道，并被列为2016年度上海市十大科技事件。两篇Nature论文，跨越十三载光阴，不仅记录了一位科学家攀登科研高峰的足迹，更映射出中国基础研究从跟跑到领跑的跨越。