研究中國(guó)“終結(jié)者”——液態(tài)金屬機(jī)器人的中科院、清華大學(xué)劉靜團(tuán)隊(duì)又有新發(fā)現(xiàn)。

細(xì)胞吞噬外界顆粒的“胞吞效應(yīng)”，是生物界普遍存在的一種行為。據(jù)央視新聞4月29日?qǐng)?bào)道，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)合研究小組團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)，液態(tài)金屬也會(huì)做出這樣的“行為”，除此之外，它們甚至還會(huì)“呼吸獲能”。劉靜描述稱，“這有點(diǎn)像生命”，所以將其稱為“類生物行為”。

日前，這一研究成果以封面形式發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《尖端科學(xué)》（Advanced Science）上。

4月19日出版的最新一期《尖端科學(xué)》雜志封面

早在2015年3月，劉靜團(tuán)隊(duì)就發(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)。

這次發(fā)表在《尖端科學(xué)》雜志上的，是劉靜團(tuán)隊(duì)的最新發(fā)現(xiàn)。

央視報(bào)道液態(tài)金屬吞噬現(xiàn)象

不同于常規(guī)環(huán)境下的固態(tài)金屬，鎵銦合金即使在室溫下也能保持液態(tài)，也就是我們常說(shuō)的液態(tài)金屬。中科院理化技術(shù)研究所與清華大學(xué)聯(lián)合小組研究發(fā)現(xiàn)，溶液環(huán)境中的液態(tài)金屬液滴，在受到電場(chǎng)或化學(xué)物質(zhì)的作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似于細(xì)胞吞噬外界顆粒的胞吞效應(yīng)，能高效地將周圍的顆粒吞入體內(nèi)。這一發(fā)現(xiàn)也開(kāi)辟了一條構(gòu)筑高性能納米金屬流體材料的新途徑。

這種神奇的吞噬現(xiàn)象并不是液態(tài)金屬唯一的類生物學(xué)行為。研究小組還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把金屬液滴部分浸沒(méi)于堿性溶液、并部分暴露于空氣中時(shí)，處于液態(tài)金屬與空氣交界面的溶液會(huì)出現(xiàn)規(guī)律性的振蕩。

劉靜描述稱，從實(shí)驗(yàn)觀測(cè)來(lái)看，它就像肺泡一樣。所以我們把它命名叫呼吸獲能。它完全就是靠這個(gè)環(huán)境、空氣或者溶液的相互作用，就有點(diǎn)像生命。

劉靜研究小組2016年8月發(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)。

“有趣的是，我們觀察到，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。”

劉靜說(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。

《尖端科學(xué)》雜志論文中的液態(tài)金屬吞噬現(xiàn)象示意圖

“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。

液態(tài)金屬的“呼吸獲能”現(xiàn)象

劉靜團(tuán)隊(duì)已研發(fā)出世界首臺(tái)室溫液態(tài)金屬打印機(jī)