中科院团队新研究突破:让液态金属机器能“跑”能“跳”

作者:佚名 刊名:创新时代 上传者:张琼

【摘要】1991年,电影《终结者2》中出现了一款强大的机器人T-1000,这个用液态金属打造的机器人无论遭遇多大的伤害都可以瞬间自动复原,甚至可以随意改变身体形状和脸部容貌。这种变形机器人一直以来都是科学家的目标之一。如今,中国科学家在液态金属领域的一项研究获得了突破性进展,在这个漫长的研究之路上又前进了一小步。

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SCIENTIFIC INQUIRY稀‘ j -爨套 一 一 一 一 — — 一 I I失皂 /文 中科院团队新研究突破 1991年,电影 终结者2》中出现了一款强大的机器人T一1000, 这个用液态金属打造的机器人无论遭遇多大的伤害都可以瞬 间自动复原,甚至可以随意改变身体形状和脸部容貌。这种变 形机器人一直以来都是科学家的目标之一。如今,中国科学家 在液态金属领域的一项研究获得了突破性进展,在这个漫长的 研究之路上又前进了一小步。 据中科院微信公众号发布,近期,中国科学院理化技术研 究所联合清华大学研究组,首次报道 了由液态金属驱动的金属 丝振荡效应、金属颗粒触发型液态金属跳跃现象等,并研发出 镀有磁性功能层的自驱动液态金属机器乃至以液态金属为车轮 的微型车辆,其中两项研究以封面文章形式发表。 此前,液态金属机器均以纯液态方式出现,固液组合机器 效应的发现和技术突破,使得液态金属机器自此有了功能性内 外骨骼,将提速柔性机器的研制进程。 记者注意到,这个科研团队的带头人是中科院理化所双聘 研究员、清华大学教授刘静。 2013年6月,把液态金属做成打印 “墨水”,刘静团队首次 研发出纸上直接生成电子电路的技术。一年后,团队又研发出 世界首台室温液态金属打印机,借助该设备,只需在计算机上 设定程序,就可以 “打”出个性化的电路系统。20l5年初,刘静 带领的团队造出世界首台液态金属机器的相关论文引起 科 学 等权威网站的关注,被形容为制造出“终结者”。 刘静团队近期 在发表于 先进科学》上的题 为Liquid M etal M achine Triggered Violin-like w i re Oscillator(10.1O02/advs.201600212,2016;封面文章)的论文 中,报道了一种异常独特的液态金属固液组 合机器的自激振荡 效应:将处理过的铜丝触及含铝的液态金属时,铜丝会被液态 金属迅速吞人,并随后在液态金属机体上做长时间往复穿梭运 动,如同演奏音乐中的小提琴琴弦一般(如图1 o 图1 期刊封面故事及液态金属机器驱动的铜丝浸润与自 激振荡现象 创新时代 2016 10 25 ●● ,1 一 l SCIENT!FIC INQUIRY 前 沿 热 点 此外,用不锈钢丝触碰液态金属,还可对铜丝的振荡行为 加以调频调幅操控。造成上述现象的机制主要在于,铝与碱溶 液反应引发液态金属与铜丝两端出现浸润力差异所致,这里, 铜丝、液态金属、电解液及氢气之间多相界面的动态耦合产生 了节律性牵引力。这一突破性发现革新 了传统的界面科学认 识,也为柔性智能机器的研制打开了新思路,还可发展出流体、 电学、机械、光学等系统的控制开关。 在发表下(应用物理学快报》上的题为Jumping Liquid Metal Droplet in Electrolyte Triggered by Solid Metal Particles(108,223901,2016)~论文中,作者们发现了一 类有趣的液态金属跳跃行为(如图2):向放有金属液滴的溶液体 系中加入固体金属颗粒(镍、铁等)后,原本静止的金属液滴开 始跳动起来,并在容器底部留下一串饼状 “脚印”。 图2液态金属液滴被镍粉颗粒触发后在NaOH溶液中产生 的跳跃行为 研究揭示,金属颗粒与液态金属表面发生点接触时,交界 面处电场强度显著增强,以至会在溶液内电解产氢,氢气泡在 基底不断吸附长大形

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