中國科學家發明智能液態金屬“終結者”已現雛形

終結者》中曾出現過一款強大的液態金屬機器人T-1000,它無論任何部位遭受打擊,都能夠迅速復原,甚至還能夠隨著外界環境自由改變形狀。其實這種液態金屬我們生活中也能見到,最典型的液態金屬是水銀和鎵基合金。液態金屬這一領域之前被很多國家忽略了,而中國在十幾年前便開始研究液態金屬的課題,是世界第一個實現電力控制液態金屬的國家,世界首支液態金屬電子手寫筆、液態金屬打印機都來自中國,2015年由清華大學教授劉靜帶領的中國科學院理化技術研究所、清華大學醫學院聯合研究小組在液態機器人領域取得突破。

中國科學家發明智能液態金屬“終結者”已現雛形

劉靜的研究小組在液態金屬實驗過程中發現了一個世界上從未有過的特殊現象,置於電解液中的鎵基液態合金在和鋁結合後,能夠長期高速運轉,一小片鋁即可驅動直徑約5 mm的液態金屬球實現長達1個多小時的持續運動,速度高達每秒5釐米。它既可像印度“布朗彈”一樣自由運動,又能於各種結構槽道中蜿蜒前行。令人驚訝的是,它遇到拐彎時會有所停頓,好似略作思索後繼續行進,整個過程猶如科幻電影一樣。研究人員揭示了其動力的主要來源:一是液態合金和金屬燃料反應形成電場,並在液態金屬表面誘發了不對稱的張力,從而對變形的液態金屬帶來了強大推力;二是上述電化學反應產生了氫氣,進一步為液態金屬運動提供推力。這種可自主運動的液態機器擺脫了龐雜的外部動力系統,從而為研製實用化的智能馬達、血管機器人、流體泵送系統奠定了基礎。現在該研究小組已經在實驗室中製成了不同大小的液態金屬機器人,尺寸從數十微米到數釐米不等,並在不同電解液環境如鹼性、酸性乃至中性溶液中驗證了其自主運動的性能。雖然這些研究成果距離T1000液態金屬機器人還很遠,但萬事開頭難,就像質能方程一樣,原理一旦突破了,原子彈還會遙遠嗎。

中國科學家發明智能液態金屬“終結者”已現雛形

未來液態金屬機器人的應用方向主要為醫療救災和軍事領域。劉靜的研發團隊曾經做過醫學神經修復實驗,採用液態金屬連接剪斷的神經組織,發現液態金屬也能很好的傳遞刺激信號,與正常神經組織具有高度的一致性和保真度。此外液態金屬機器人還可以製成血管機器人,治療心血管疾病和腦血栓。大型液態金屬機器人可用於地震救災,還可以用來疏通馬桶或石油管道。軍事領域也有他的一席之地,比如製造可自我修復的裝甲,還可以根據任務變成不同的形狀,潛水時可以變成海豚,執行空中任務時變成龍傲天以便高速飛行,飛出大氣層還可以變成球型,沒準《西遊記》裡的孫悟空也是一種液態機器人呢。

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