我率先研發出液態金屬“軟體動物”
- 發佈時間：2015-03-27 02:31:40 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
本報記者林莉君
經典科幻電影《終結者》系列中出現的T-1000和T-X型號終結者，可根據環境隨意變形，被子彈打穿後可自動修復。讓人們領略到了液態金屬機器人的魅力，雖然科幻與現實研究還存在一定的距離，但清華大學和中科院理化所聯合研究組在世界上首次發現，鎵基液態合金吞食少量“食物”後，可以在各種形態和運作模式之間轉換，並實現自驅動快速前進。這一發現為可變形液態金屬機器人的研製開闢了新通道。
3月26日，在清華大學醫學院生物醫學工程系劉靜實驗室，研究小組成員張潔博士給記者展示了這一神奇的現象：電解液中，直徑約5毫米的液態鎵金屬球，吞食了0.012克鋁之後，能以每秒5釐米的速度前進。而在各種槽道中前行時，可以隨槽道的寬窄自動變形調整，遇到拐彎時停頓下來，略作“思考”後，蜿蜒前行。整個過程宛如科幻影片中的機器人“終結者”。
能“吃食物”，能自主運動，能變形，這些接近自然界簡單軟體動物的習性，讓劉靜他們把這一研究成果親切地稱之為“液態金屬軟體動物”。它的動力從哪兒來呢？劉靜教授告訴記者：“液態鎵合金和活潑的鋁發生化學反應後，形成內生電場，引起液態金屬表面張力不平衡，從而對易於變形的液態金屬産生強大推力；另一方面，上述電化學反應過程中産生的氫氣也進一步提升了推力。這種雙重作用産生了超常的液態金屬馬達行為。自主運動可以長達1個多小時。”
實現能在不同形態之間自由轉換的液態金屬機器人，以執行高難度的特殊任務，是科學界與工程界長久以來的夢想，相關研究在軍事、民用、醫療與科學探索中具有重大理論意義和應用前景。劉靜他們的這一成果為研製實用化智慧馬達、血管機器人、流體泵送系統、柔性執行器乃至更為複雜的液態金屬機器人奠定了理論和技術基礎。目前，實驗室根據這一原理已能製成不同大小的液態金屬機器，尺度從數十微米到數釐米，而且可在不同電解液環境如鹼性、酸性乃至中性溶液中運動。
由於這一發現的科學突破性和實際應用價值，研究小組今年3月將部分工作以“倣生型自驅動液態金屬軟體動物”為題線上發表在《先進材料》上。引起世界範圍內眾多科學雜誌、專業網站的高度重視。《自然》雜誌在其“研究亮點”欄目以“液態金屬馬達靠自身運動”為題進行了報道；《科學》網站發佈題為“可變形金屬馬達擁有一系列用途”的觀察文章和視頻。
“下一步，我們希望能賦予這種液態金屬特定功能，比如藥物遞送、柔性機器人、血管機器人等。”劉靜在展望了這一技術應用前景時表示。
（科技日報北京3月26日電）
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