天津大学合成生物与生物制造学院团队近期在《自然》期刊中发布论文，推出了一种革命性的“自修复无人机外壳”技术，相应外壳具备自愈合、防结冰与智能感知能力，有望从根本上解决无人机在极端环境下飞行所面临的结冰、损伤与能耗难题。

据介绍，在冬季高海拔地区飞行无人机进行“穿云”等行为时极易导致飞行器表面结冰，继而破坏气动结构，影响传感器功能，甚至导致无人机直接“炸机”，现有的无人机除冰系统大多依赖机械震动或电热装置，对续航有较大影响，且存在失效风险。

对此，研究团队提出一种新型方案，试图将无人机的外壳设计为一个集成具备主动防护、自我修复与环境监测三大核心能力的“智能系统”。

在材质方面，相应外壳引入一种柔性自愈合高分子复合材料，材料内部含有微胶囊，当外皮出现微裂纹或刮痕时，这些胶囊会自动破裂释放修复剂，迅速填补裂纹并完成聚合固化，相当于“自动缝补伤口”。

为了防止飞行时在寒冷环境下结冰，该外壳内部集成了由石墨烯或碳纳米管构成的纳米加热网，加热系统可根据实时监测结果精准控制温度，仅在可能结冰的区域启动加热，达到高效低耗的防冰效果。

此外，注意到研究人员还在外壳内设置高灵敏度柔性传感器阵列，可实时感知环境温度、湿度、气压及冰晶形成等信息，可与无人机控制单元中的机器学习算法联动，分析数据趋势，预测结构受压或结冰风险，提前触发修复或除冰机制，真正实现“飞行中自主决策”。

研究人员表示，在实验室环境中，该无人机外壳可在遭遇划伤或戳破后数分钟内完全恢复结构强度。结冰测试中，即使在强风、高湿低温等复杂环境下，也能有效维持无冰状态。

相比传统飞行器外部结构依赖外挂除冰装置或传感器，这种新型无人机外壳在“本体层级”完成感知、响应与修复，大幅减轻整机重量，提升隐身性与能效，非常契合当前军用、民用及科研无人机对“轻量化 + 智能化”发展的需求，对于长时间在海上、极地、山区等偏远地区执行任务的无人机尤为重要，存在一定商业化前景。