液态金属真有生物行为?现实可比《终结者》厉害多了

作者:刘静;李晓慧 刊名:家人 上传者:黄漪

【摘要】未来;哪种材料会独领风骚还没有定论;但液态金属凭借独有的神奇特性;有极大可能性在智能时代占据重要席位;在电影《终结者》系列中;由可还原记忆的液态金属打造而成的“T-1000”机器人;给无数人留下了深刻的记忆;这一种可变形机器人长期以来也是科学家的终极目标;

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科学 未来,哪种材料会独领风骚还没有定论 ,但液态金属凭借独有的神奇特性 有极大可能性在智能时代占据重要席位。 金属真有生物行为? 可比 终结者 厉害多了 文/清华大学教授、中科院理化所研究员 刘静 环球科学 李晓慧 , .电影 《终结者》系列中,由可还原记忆的液态金属打造而 / 成的 “T_1()(】(]”机器人·给无数人留下了深刻的记忆 ,这 I I ·种可变形机器入长期以来电是科学家的终极目标。 如今 ,随着科技不断进步,液态金属的神秘面纱巳逐渐被层层揭 开 .它 “魔性”的身影开始闯入我们的视野 ,有时候甚至会让人觉得 它似乎有生命。 首先,液态金属可以 “吃东两”。 “胞吞效应”是细胞吞噬外界 颗粒的过程,是生物界普遍存在的一种行为;而位于溶液环境中的液 态金属液滴,在受到电场或化学物质的作用时.会产生类似于胞吞效 应的反应,能高效地将周围的颗粒吞人体内。 其次.液态金属在电场的作用下,可以通过大尺度变形的方式字 越障碍物;甚至在石墨表面,处于自由空间的液态金属,在电的控制 下,可以实现逆重力爬坡。 以 “镓铟合金”这种液态金属为例。当它浸在氨氧化钠溶液中 时,依靠 “吞食”一小片铝箔,无需电力辅j{力就可以自主运动长达1 小时,并根据地势变化自身形状.已非常接近自然界中简单的软体生 物。 经研究表明,处—F溶液中的液态金属可以在外J11电场的控制下 . 呈现出旋转、单向运动、分离、融合等变形现象。这为研制柔性机器 人、做流体智能器件等大量应用开启了全新途径,也为研制液态金属 机 器人奠定了理论和抟术基础。同前,科学 界已研l芯出包十龋 虫机器 人 、毛毛虫机器人、蕈鱼机器人在类的 多种软,本动物机器人.但其中 大多数仍属于由多个硬质单元组成的机构.相较于高级机器所具备的 柔软、普适变形乃至融合等能力而言,存在卞}{当大的差距.更远远落 后1二自然界中动物的柔软外表和无缝平滑的连接。 如今 .科学家开眙将室温下液态金属变形6开究的范畴从地面向空 间拓展.旨在探索在太空环境下.长时间直接观察、研究溶液中液态 金属随重力消失而呈现出的自 变形与电控变矸三现象.以 乏̂“固液一 态实 一仪 观 王. 液固”相变转换规律。 长久以来,制造出可在不同形态之间自由转换变形的 柔性机器人.以此执行常规技术难以完成的特殊任务,是 全球科学界与工程界的梦想,相应研究领域极具理论意义 与应用前景。但以往由于受实验条件限制,且室温液态金 属尚属于新兴科技,相应探索与应用时间较短,因此液态 金属在太空环境下的微重力效应实验始终未能启动。 而此次实验,提供了在相对较长的时间范围内,于真 正的太空环境下远程观察记录液态金属做重力效应、变形 规律及相变特性的条件,从而为液态金属这一革命性材料 诸多潜在的空间应用创造研究条件,应用范畴涉及卫星、 飞行器、空间站、相应载荷的热控、能源系统、空间紊『生 机器人技术、电子制造和3D打印、超常规流控系统、生物 医学应用等领域。溶液中液态金属因失重和空间环境变化 而呈现出的各种可能图景,在以往从未被研究过,这项实 验所得到的有关发现将丰富扩展人类的认识边界,为进一 步构建更加完善的液态金属徽重力实验和应用积累宝贵经 验,也对发展空间柔性智能机器技术和空间技术应用起到 重要借鉴作用。 从理论上 来讲 ,密度较 大 、表面张 力极 高的液 态金 属在消除重力影响后,易发展成可控变形机器乃至高度灵 活的柔性机器人。对于实际

参考文献

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