我率先研发出液态金属“软体动物”
- 发布时间：2015-03-27 02:31:40 来源：科技日报 责任编辑：罗伯特
本报记者林莉君
经典科幻电影《终结者》系列中出现的T-1000和T-X型号终结者，可根据环境随意变形，被子弹打穿后可自动修复。让人们领略到了液态金属机器人的魅力，虽然科幻与现实研究还存在一定的距离，但清华大学和中科院理化所联合研究组在世界上首次发现，镓基液态合金吞食少量“食物”后，可以在各种形态和运行模式之间转换，并实现自驱动快速前进。这一发现为可变形液态金属机器人的研制开辟了新通道。
3月26日，在清华大学医学院生物医学工程系刘静实验室，研究小组成员张洁博士给记者展示了这一神奇的现象：电解液中，直径约5毫米的液态镓金属球，吞食了0.012克铝之后，能以每秒5厘米的速度前进。而在各种槽道中前行时，可以随槽道的宽窄自动变形调整，遇到拐弯时停顿下来，略作“思考”后，蜿蜒前行。整个过程宛如科幻影片中的机器人“终结者”。
能“吃食物”，能自主运动，能变形，这些接近自然界简单软体动物的习性，让刘静他们把这一研究成果亲切地称之为“液态金属软体动物”。它的动力从哪儿来呢？刘静教授告诉记者：“液态镓合金和活泼的铝发生化学反应后，形成内生电场，引起液态金属表面张力不平衡，从而对易于变形的液态金属产生强大推力；另一方面，上述电化学反应过程中产生的氢气也进一步提升了推力。这种双重作用产生了超常的液态金属马达行为。自主运动可以长达1个多小时。”
实现能在不同形态之间自由转换的液态金属机器人，以执行高难度的特殊任务，是科学界与工程界长久以来的梦想，相关研究在军事、民用、医疗与科学探索中具有重大理论意义和应用前景。刘静他们的这一成果为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。目前，实验室根据这一原理已能制成不同大小的液态金属机器，尺度从数十微米到数厘米，而且可在不同电解液环境如碱性、酸性乃至中性溶液中运动。
由于这一发现的科学突破性和实际应用价值，研究小组今年3月将部分工作以“仿生型自驱动液态金属软体动物”为题在线发表在《先进材料》上。引起世界范围内众多科学杂志、专业网站的高度重视。《自然》杂志在其“研究亮点”栏目以“液态金属马达靠自身运动”为题进行了报道；《科学》网站发布题为“可变形金属马达拥有一系列用途”的观察文章和视频。
“下一步，我们希望能赋予这种液态金属特定功能，比如药物递送、柔性机器人、血管机器人等。”刘静在展望了这一技术应用前景时表示。
（科技日报北京3月26日电）
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