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我国率先研发出液态金属“软体动物”

发布时间:2015-03-28   点击次数:346次


  326日,在清华大学医学院生物医学工程系刘静实验室,研究小组成员张洁博士给记者展示了这一神奇的现象:电解液中,直径约5毫米的液态镓金属球,吞食了0.012克铝之后,能以每秒5厘米的速度前进。而在各种槽道中前行时,可以随槽道的宽窄自动变形调整,遇到拐弯时停顿下来,略作思考后,蜿蜒前行。整个过程宛如科幻影片中的机器人终结者
  
  能吃食物,能自主运动,能变形,这些接近自然界简单软体动物的习性,让刘静他们把这一研究成果亲切地称之为液态金属软体动物。它的动力从哪儿来呢?刘静教授告诉记者:液态镓合金和活泼的铝发生化学反应后,形成内生电场,引起液态金属表面张力不平衡,从而对易于变形的液态金属产生强大推力;另一方面,上述电化学反应过程中产生的氢气也进一步提升了推力。这种双重作用产生了超常的液态金属马达行为。自主运动可以长达1个多小时。
  
  实现能在不同形态之间自由转换的液态金属机器人,以执行高难度的特殊任务,是科学界与工程界长久以来的梦想,相关研究在军事、民用、医疗与科学探索中具有重大理论意义和应用前景。刘静他们的这一成果为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。目前,实验室根据这一原理已能制成不同大小的液态金属机器,尺度从数十微米到数厘米,而且可在不同电解液环境如碱性、酸性乃至中性溶液中运动。
  
  由于这一发现的科学突破性和实际应用价值,研究小组今年3月将部分工作以仿生型自驱动液态金属软体动物为题在线发表在《先进材料》上。引起世界范围内众多科学杂志、专业网站的高度重视。《自然》杂志在其研究亮点栏目以液态金属马达靠自身运动为题进行了报道;《科学》网站发布题为可变形金属马达拥有一系列用途的观察文章和视频。
  
  下一步,我们希望能赋予这种液态金属特定功能,比如药物递送、柔性机器人、血管机器人等。刘静在展望了这一技术应用前景时表示。