世界首台自主运动可变形液态金属机器

作者: 刊名:机械工程师 上传者:陈文胜

【摘要】3月3日,由刘静研究员带领的中国科学院理化技术研究所、清华大学医学院联合研究小组,于世界上首次发现了一种异常独特的现象和机制,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,

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Z 0 创新刖冫口 0 世界首台自主运动可变形液态金属机器 Z Z 应该说,液态金属机器一系列非同寻常的习性已相当接近一些自然界简单的软体生物,比如:能“吃"食物(燃料),自主运动,可变形,具备一定代谢功能(化 3月3日,由刘静研 学反应),因此研究者将其命名为液态金属软体动物 究员带领的中国科学院 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 理化技术研究所、清华 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。试验 大学医学院联合研究小 和理论分析表明,此种自主型液态金属机器的动力机制来自两方面:一是发生在 组,于世界上首次发现 液态合金、金属燃料及电解液间的Ga五anic电池效应会形成内生电场,从而i秀发 了一种异常独特的现象 液态金属表面的高表面张力发生不对称响应,继而对易于变形的液态金属机器造 和机制,即液态金属可在吞食少量物质后以可 成强大推力;与此同时,上述电化学反应过 变形机器形态长时间高 程中产生的氢气也进一步提升了推力。正是 速运动,实现了无需外 这种双重作用产生了超常的液态金属马达行 部电力的自主运动,从 为,这种能量转换机制对于发展特殊形态的 而为研制实用化智能马 能源动力系统也具重要启示意义。 达、血管机器人、流体 在迄今所发展的各种柔性机器中,自主型液态金属机器所表现出的变形能力、运转 泵送系统、柔性执行器 可变形液态金属相.器在内含电解液的容器 乃至更为复杂的液态金 速度与寿命水平等均较为罕见,这为其平添 或各种槽道中的自主运动情形 属机器人奠定了理论和 了诸多重要用途。作为具体应用器件之一 技术基础。这种液态金 还特别展示了首个无需外界电力的液态金属 属机器完全摆脱了庞杂 泵,通过将其限定于阀座内,可达到自行旋 的外部电力系统,从而 转并泵送流体的目的,据此可快速制造出大 向研制自主独立的柔性 量微泵,满足诸如药液、阵列式微流体的输 机器迈出了关踺的一步。 运等,成本极低;若将此类柔型泵用作降温, 研究揭示,置于电 还可实现高度集成化的微芯片冷却器;进一 白主型液态金属机器所展示的人工软体动 解液中的镓基液态合金 步的应用可发展成血管或腔道机器人甚至是 物、实物马达及其驱动流体情形 可通过“摄人”铝作为 可自我组装的液态金属智能机器等。 食物或燃料提供能量, 自驱动液态金属机器的问世引申出了全新的可变形机器概念,将显著提建柔 实现高速、高效的长时 性智能机器的研制进程。当前,全球围绕先进机器人的研发活动正处于如火如荼 运转,一小片铝即可驱 的阶段,若能充分发挥液态金属所展示出的各种0大潜力,并结合相关技术,将 动直径约5 mm的液态 引发诸多超越传统的机器变革匚 金属球实现长达腩以11 的持续运动,速度高达 福特新车将能识别限速标志 5《、m/“这种柔性机器既可在自由空间运动,又 福特最新版S-Max车型将引人一项新技 能于各种结构槽道中蜿 术,能够阅读道路限速标志并自动速这 蜒前行;令人惊讶的是, 一新系统被称作智能限速器,福特欧洲公司 它还可随沿程槽道的宽 表示,这一一技术将被推向全球市场 窄自行作出变形调整, 通过交通标志识别系统,s一№、能够阅 遇到拐弯时则有所停顿, 读交通标志,并相应地调整行驶速度。司机 好似略作思索后继续行 无需踩下刹车,车辆即可减速福特表示:“这一系统尢需刹车,而是讪过电了调竹给油 进,整个过程仿佛科幻 量,平稳地控制发动+几扭矩。"不过,这一系统并不会完全破坏驾驶乐趣。福特表示: 电影中的终结者机器人 机可以用力踩下油门,从山i暂时绕过这一系

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