中国诞生“终结者”:液态金属机器领先世界

作者: 刊名:创新时代 上传者:谭阳

【摘要】提到液态金属,最被大家熟知的就是水银。近日,中国科学院理化技术研究所和清华大学医学院联合研究小组发现,液态金属可在"吞食"少量物质后以可变形机器形态长时间高速运动,实现无需外部电力的自主运动,这样可变形、可高能运转的液态金属让人不禁想到科幻电影《终结者》中由液态金属制成的T-1000和T-X型终结者,这一针对液态金属的最新发现很可能让液态金属机器人成为现实。液态金属,你陌生吗?

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科学探究飞C耵旧C儷》 前沿热点 中国诞生“终结者" 液态金属机器领先世界 0 提到液态金属,最被大家熟知的就是水银。近日,中国科学院理化技术研究所和清华大学医学院联合研究小组发现,液态金属可在“吞食"少量物质后以可变形机器形态长时间高速运动,实现无需外部电力的自主运动,这样可变形、可高能运转的液态金属让人不禁想到科幻电影《终结者》中由液态金属制成的T一1000和T一x型终结者,这一针对液态金属的最新发现很可能让液态金属机器人成为现实。 液态金属,你陌生吗? 有一些金属由于熔点较低,在常温下也处于液体状态,例 如大家熟知的汞,此外还有许多合金在室温甚至在很低的温度时也为液态,如镓铟合金(以一定配比制成合金后,在室温下即呈液态)。 在有些报道中我们也会看到液态金属的身影,如此前媒体报道的液态金属将应用在手机中,这里的液态金属其实是一种 金属玻璃,即在高温金属熔化后运用技术将其液态化的原子 22 INNOVATION TIME《2015m5 0 状态保留在其固态中,这样的金属在物理、化学、力学性质上都同其本来固态化时有很大区别,如其能降低电能损耗,因此被运用在电力、电子行业,有很好的节能性,此外还具有较高的抗腐蚀及高耐磨特性,运用在手机中会增加手机的抗摔、抗划能力。但这并不是真正意义上的液态金属,其在室温时并不是液体状态。 液态金属软体生物 在清华大学医学院生物医学工程系刘静实验室,出现了这样一幕: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“思为"后,蜿蜒前行。 它的神奇之处在于:“吃"食物、自主运动、能变形、能“代谢"、易无缝组合、运动方向可控,这些接近自然界简单软体动物的习性,让刘静把这一研究成果亲切地称之为“液态金属软 体动物”。那么它的动力从哪儿来呢? 刘静教授解释称,科学家此前发现“液态金属机器"的“电驱动"现象,即电荷会改变液态金属的表面张力,在内部形成旋转,因此控制电荷运动,就能像车轮一样驱动“液态金属机器" 往前走。而最新研究发现“液态金属机器"会“吞食”铝片作为产生电荷的“燃料”。 他解释说,刚开始“液态金属机器"并没有外部动力,等“吞食''铝片后(也可以理解为腐蚀),在电解液里形成原电池反应,就能自行运动了。如果运动路线上还有一些铝片,那么“液态金属机器”走到那里也能顺路将铝片“吞食”掉。它的运动速度并不慢,可以达到每秒5厘米,而且行动距离相当远,在容器中可以走一个多小时。这一反应提供了两种推力,一个是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;另一个是在上述电化学反应过程中产生的氢气也进一步提升了推力,双重作用产生了超常的液态金属马达行为。目前,实验室根据上述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,且可在不同电解液环境如碱性、酸性乃至中性溶液中运动。 神经损伤的救星 液态金属和医学挂钩,天多数人会想到将其运用在医学器械上,但如果将液态金属植人生物体呢? 众所周知,神经网络遍布于人体全身,因而神经损伤与断裂在医学上极为普遍。据统计,有多达100种以上的因素均可造成神经破损。在生理学上,神经再生是一个极为缓慢的过程,有时甚至需要长达数年的时间才能恢复切断神经末梢的互连。因此,尽管神经损伤一定程度上可通过某种手术或物理方式加 以治疗,神经纤维一旦被彻底切断或破坏,唯一的希望只能是将这些分隔的末梢尽快连通。这是因为,神经信

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