如何看待世界上第一台自动移动可变形液态金属机器?
清华大学医学院和中科院理化技术研究所联合研究团队研制出世界上首台自移动可变形液态金属机器,为可变形机器人的研发迈出了重要一步,为人类打造可变形机器人的“终结者”指明了方向。
该联合团队近日在《先进材料》杂志上发表论文,宣布在世界上首次发现液态金属具有极其独特的现象和机制,即液态金属在吞食少量物质后可以以可变形机器的形式长时间高速运动。
该小组负责人清华大学教授、中科院理化技术研究所双聘研究员刘晶说,实验发现,放置在电解液中的镓基液态合金,通过“摄取”铝作为燃料提供能量,可以高速、高效、长时间运行:只需要一小块铝,就可以驱动一个直径约5毫米的液态金属球完成1小时以上的连续运动,速度为5厘米/秒..
“有趣的是,我们观察到这种变形机器不仅可以在自由空间中运动,还可以在各种结构通道中前进。更令人惊讶的是,它会根据通道的宽度自行调整,转弯时会暂停,仿佛人在遇到障碍物后行进,就像科幻电影《终结者》中的液体机器人。”刘晶说。
刘晶和他的研究团队亲切地将这种液态金属机器称为“软体动物”,因为它呈现出一系列不同寻常的特征,与自然界中的简单软体动物相当接近。
研究团队在实验室中制作了不同尺寸的液态金属机器,从几十微米到几厘米不等,并验证了它们在碱性、酸性甚至中性溶液等不同电解质环境中的自主运动性能。
研究人员还揭示了这种自主液态金属机器的动力主要来源:一是液态合金和金属燃料形成的内生电场诱发液态金属表面高表面张力的不对称响应,从而给变形的液态金属机器带来强大的推力;第二,上述电化学反应过程中产生的氢气进一步为液态金属的运动提供了推力。
刘晶的研究小组一直致力于液态金属的研究。2014年,该组在国际上首次发现了液态金属与水的复合体在电场的控制下可以在各种形态和运动模式之间转换的基本现象。在此基础上,通过实验和一次偶然的研究,发现液态金属是自变的。刘晶说,液态金属作为一种新型功能材料,具有许多常规材料所不具备的新奇物理性质,对它的深入研究可以为材料科学提供丰富的研究空间。