谈谈“世界首个自主运动可变形液态金属机器”

作者:姬扬 刊名:科技导报 上传者:葛爱洁

【摘要】最近,比较受关注的一条科学新闻是:世界首台自主运动可变形液态金属机器出现了,据报道,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在世界上首次发现了一种独特的现象和机制,即液态金属可在"吞食"少量物质后,以可变形机器形态长时间高速运动,实现了无需外部电力的自主运动。这为研制液态金属机器人等奠定了理论和技术基础。该成果发布后引起很多关注与讨论。许多媒体似乎都在暗示,机器人研究有了巨大进展,甚至可以考虑将《终结者III》里面那位能够干掉施瓦辛格的美女机器人变成现实。我对该研究内容很

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科技导报2015133 { 10) .讠卖者之。声' 谈谈“世界首个自主运动可变形液态金属机器” 最近,比较受关注的一条科学新闻是:世界首台自主运动可变形液态金属机器出现了,据报道,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在世界上首次发现了一种独特的现象和机制,即液态金属可在“吞食"少量物质后,以可变形机器彤态长时间高速运动,实现了无需外部电力的自主运动。这为研制液态金属机器人等奠定了理论和技术基础。该成果发布后引起很多关 注与讨论。 许多媒体似乎都在暗示,机器人研究有了巨大进展,葚至可以考虑将《终结者田》里面那位能够干掉施瓦辛格的美女机器人变成现实。我对该研究内容很感兴趣,特意查找资料进行了一番学习,由此也引出一些个人思考。 研究揭示,置于电解液中的傢基液态合金可通过“摄入“铝作为食物或燃料提供能量,实现高速、高效的长时运转,一小片铝即可驱动直径约5 mm的液态金属球实现长达1个多小时的持续运动,速度高达5cm/s。这和柔性机器既可在自由空间运动,又能于客种结构槽道中蜿蜒前行;令人惊讶的是,它还可随沿程槽道的竈窄自行作出变形调整,遇到拐弯时则有所停顿,好似略作思索后继续行进,整个过程仿佛科幻电影中的终结者机器.人现身一般。 如此说来,美女机器人离现实世界的距离并不遥远,我很是为施瓦辛格担心,所以就上网查阅相关资料,得到了这样一些信息:液态金属很少,我们最熟悉的就是水银了。其他的液态金属包括:一些碱金属元素的熔点在室温附近,再有就是镓了;一些合金在室沿下也是液态,例如,钠钾合金、镓铟锡合全以及一 些汞合金。 该新闻里提到的科学工作采用的就是镓铟锡合金,它是由适当比例的镓、铟、锡混合而成的。镓的熔点是29.78 ℃,耦的熔点是156 61 ℃,而锡的熔点是231围℃,但神奇的是,它们的合金喀点可以达到一19℃。适当地调节组分比例,还可以调整熔点的高低。这些 www kjdb.org 原材料好像并不贵,做起来似乎也不难:原材料的成本一般是每克几块钱,而涉及到操作方法,用坩埚把几种金属烧烧、熔化到一起好像就行了,丿L年前有网友曾经描迷过自已的制备过程= 然而,关于可变形液态金属机器的新闻讲得很神奇,但是从新闻中却难以了解该液态金属机器具体到底是怎么实现的,我又查了些赉料,夫致搞清楚了基 本原理。 买验是这样做的:将小液滴放在容器里。液滴大概有1、2 mm,总之不是很大。既然是液体,自然就可以变形。表面张力可能比较大,所以液滴就不容易破裂。把它放在容器里,容器里面是氢氧化钠溶液,再拿个镊子把一小片铝条粘到液滴的后面,过几《分钟,液滴就可以往前跑了。*概每秒钟几臺米的遠度,可以跑上一两个小时。 跑步的原因是这样的:金属铝能雛和氢氧化钠发生反应,产生氢气,生成的氢气起初附着在金属上,形成气泡,气泡越来越大,就会破裂,引起水的振动,水波就推动液滴前行了。铝片可以咐着在液滴上,但不会被液滴吞没,总能保持与氢氧化钠接触,发生反应。铝的化学活性很强,所以很容易发生反应,铝片外面通常有一层致密的氧化膜,但凑巧的是,氧化铝也可以和氢氧化钠反应,所以很容易去除。当然,金属液滴应该是不和氢氧化钠发生反应的,至少是反应速度非常慢。因为只有液滴后边部分产生气泡,所以,液滴才彳主前跑了,一直可以跑到铝片用完了。显然,溶液不一定要用氢氧化钠,换上盐酸溶液大概也可以的。跑动的速度依赖于溶液的浓度,氢气产生的越快,跑动得也就越快。实际上也不一定要用氢气,如果你不怕麻烦,可以自己拿个管子在液滴后面吹泡泡,液滴也肯定会往前跑的一一一.不过这就不能算是自主运动,只能算是人工辅助的

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