要造“終結者”？中國液態金屬新突破

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研究中國“終結者”——液態金屬機器人的中科院、清華大學劉靜團隊又有新發現。

細胞吞噬外界顆粒的“胞吞效應”，是生物界普遍存在的一種行為。據央視新聞4月29日報道，劉靜研究員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團隊最近發現，液態金屬也會做出這樣的“行為”，除此之外，它們甚至還會“呼吸獲能”。劉靜描述稱，“這有點像生命”，所以將其稱為“類生物行為”。

日前，這一研究成果以封面形式發表在國際權威期刊《尖端科學》（Advanced Science）上。

早在2015年3月，劉靜團隊就發表論文稱，他們研制出了世界上首台液態金屬機器。該研究成果為研制實用化智能馬達、血管機器人、流體泵送系統、柔性執行器乃至更為覆雜的液態金屬機器人奠定了理論和技術基礎。

這次發表在《尖端科學》雜志上的，是劉靜團隊的最新發現。


央視報道液態金屬吞噬現象

不同於常規環境下的固態金屬，鎵銦合金即使在室溫下也能保持液態，也就是我們常說的液態金屬。中科院理化技術研究所與清華大學聯合小組研究發現，溶液環境中的液態金屬液滴，在受到電場或化學物質的作用時，會產生類似於細胞吞噬外界顆粒的胞吞效應，能高效地將周圍的顆粒吞入體內。這一發現也開辟了一條構築高性能納米金屬流體材料的新途徑。

這種神奇的吞噬現象並不是液態金屬唯一的類生物學行為。研究小組還發現，當把金屬液滴部分浸沒於堿性溶液、並部分暴露於空氣中時，處於液態金屬與空氣交界面的溶液會出現規律性的振蕩。




劉靜描述稱，從實驗觀測來看，它就像肺泡一樣。所以我們把它命名叫呼吸獲能。它完全就是靠這個環境、空氣或者溶液的相互作用，就有點像生命。

劉靜研究小組2016年8月發現，在電解液中，一塊鎵基液態合金，在“吞食”鋁作為食物或燃料後，竟可以變形機器形態長時間高速運動，實現了無需外部電力的自主運動。

“有趣的是，我們觀察到，這種變形機器不僅能在自由空間運動，還能在各種結構槽道中前行。更令人驚訝的是，它還會根據槽道的寬窄自行調整，拐彎時則有所停頓，好似人在遇到障礙物‘思索’後行進，像極了科幻電影《終結者》中的液態機器人。”

劉靜說。他們稱該液態金屬機器為“軟體動物”，因為它呈現的一系列非同尋常的特性，已經相當接近自然界簡單的軟體生物。


《尖端科學》雜志論文中的液態金屬吞噬現象示意圖

“液態金屬”指的是一種不定型金屬，可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。

液態金屬是一種有黏性的流體，具不穩定性。它可通過充型過程，形成各種鑄件。在液態金屬與水體交界面上的雙電層效應，可以令室溫液態金屬具有在不同形態和運動模式之間轉換的普適變形能力。比如，浸沒於水中的液態金屬對象可在低電壓作用下呈現出大尺度變形；一塊很大的金屬液膜可在數秒內即收縮為單顆金屬液球。


劉靜團隊已研發出世界首台室溫液態金屬打印機

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