研發(fā)世界首個(gè)液態(tài)金屬機(jī)器的清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系教授劉靜

理想情況下，利用這項(xiàng)技術(shù)，人們無(wú)需對(duì)機(jī)器人進(jìn)行如何的塑形，只需要按照一定程序來(lái)改變水的酸堿成分，金屬就能自行達(dá)到既定的形狀。這項(xiàng)技術(shù)達(dá)到一定程度之后將徹底改變鋼材的應(yīng)用范圍。比如當(dāng)無(wú)人機(jī)需要穿越一個(gè)較為低矮的地方，如果采用了這種液態(tài)金屬之后，它可以瞬間變成扁平狀，一舉飛躍障礙。

當(dāng)然，墨爾本理工大學(xué)的研究者也承認(rèn)，這項(xiàng)技術(shù)還有很長(zhǎng)的路要走，短時(shí)間內(nèi)想要實(shí)現(xiàn)它根本是不可能的。建造液態(tài)金屬機(jī)器人所需要的編程復(fù)雜性將遠(yuǎn)超目前的方法。更困難的是，想要達(dá)到“變形機(jī)器人”的這種高度，勢(shì)必要求內(nèi)部的所有智能設(shè)備也必須采用液態(tài)金屬，就目前的情況來(lái)看，我們還找不到一項(xiàng)合適的技術(shù)能夠解決。

液態(tài)金屬

“液態(tài)金屬”指的是一種不定型金屬，可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。

液態(tài)金屬是一種有黏性的流體，具不穩(wěn)定性。它可通過(guò)充型過(guò)程，形成各種鑄件。在液態(tài)金屬與水體交界面上的雙電層效應(yīng)，可以令室溫液態(tài)金屬具有在不同形態(tài)和運(yùn)動(dòng)模式之間轉(zhuǎn)換的普適變形能力。比如，浸沒(méi)于水中的液態(tài)金屬對(duì)象可在低電壓作用下呈現(xiàn)出大尺度變形；一塊很大的金屬液膜可在數(shù)秒內(nèi)即收縮為單顆金屬液球。

2015年3月，由劉靜研究員帶領(lǐng)的中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所、清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合研究小組發(fā)表論文稱，他們研制出了世界上首臺(tái)液態(tài)金屬機(jī)器。該研究成果為研制實(shí)用化智能馬達(dá)、血管機(jī)器人、流體泵送系統(tǒng)、柔性執(zhí)行器乃至更為復(fù)雜的液態(tài)金屬機(jī)器人奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

劉靜研究小組發(fā)現(xiàn)，在電解液中，一塊鎵基液態(tài)合金，在“吞食”鋁作為食物或燃料后，竟可以變形機(jī)器形態(tài)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需外部電力的自主運(yùn)動(dòng)?！坝腥さ氖牵覀冇^察到，這種變形機(jī)器不僅能在自由空間運(yùn)動(dòng)，還能在各種結(jié)構(gòu)槽道中前行。更令人驚訝的是，它還會(huì)根據(jù)槽道的寬窄自行調(diào)整，拐彎時(shí)則有所停頓，好似人在遇到障礙物‘思索’后行進(jìn)，像極了科幻電影《終結(jié)者》中的液態(tài)機(jī)器人?！眲㈧o說(shuō)。他們稱該液態(tài)金屬機(jī)器為“軟體動(dòng)物”，因?yàn)樗尸F(xiàn)的一系列非同尋常的特性，已經(jīng)相當(dāng)接近自然界簡(jiǎn)單的軟體生物。