晶體管被稱為掌上電腦、智能手機等數字產品的“大腦”，負責處理信號和數據，隨著晶體管尺寸越來越小，這些數字計算機產品也在不斷變小、變強和更加普及。但由于晶體管用的都是固體材料，始終無法擺脫拒人于千里之外的硬邦邦感覺。若要制造柔軟、擬人化的機器，需要具有柔軟的自然生物外觀和感覺，此時需要采取新的柔軟材料代替當前用于電氣開關和電路的剛性材料。

該團隊與北卡羅來納州立大學的Michael Dickey合作，他們最近發(fā)現液態(tài)金屬電子不僅可用于拉伸電路布線，還可用于制造電子開關。這些流體晶體管通過打開和關閉兩個液態(tài)金屬液滴之間的連接而工作。當沿著某個方向施加電壓時，兩個液滴會相互靠近并連接成金屬橋，從而實現導電功能；當沿著相反方向施加電壓時，液滴會相互遠離，導電功能關閉。研究人員通過在開關和開關狀態(tài)之間快速交替，只需少量的電壓，就可以模仿傳統(tǒng)晶體管的特性。

研究人員表示，兩個液滴類似于場效應晶體管的源極和漏極，通過電壓調控液滴的形狀，晶體管電路可按需開關。這種液態(tài)金屬電路在未來擁有無窮應用潛力，比如研制模擬鳥類的飛行機器人，能在保持電學功能的同時承受高空極端條件下的變形壓力；研發(fā)出用于搜救機器人，以及監(jiān)控疾病和恢復大腦功能等領域的液態(tài)計算機。

研究小組利用毛細管不穩(wěn)定性實現了這一目的。麥吉迪說：“我們總是看到毛細管不穩(wěn)定性。如果打開水龍頭，流量很低時，有時會看到從穩(wěn)定的水流變成個別的水滴，這就是所謂的“瑞利-泰勒不穩(wěn)定性”。

研究人員必須找到一種方法來誘導液體金屬的這種不穩(wěn)定性，從而可以無縫地從一個液滴過渡到兩個液滴。在對氫氧化鈉溶液中的液滴進行一系列測試后，他們意識到不穩(wěn)定性是由施加的電壓和電化學反應之間的耦合驅動的。這種耦合引起液滴表面氧化的梯度，然后導致液滴表面張力的梯度，最終導致兩個液滴的分離。

如果可以對材料進行編程以改變形狀，則可以根據其配置改變其功能，甚至可以重新配置以避免在極端環(huán)境中損壞。麥吉迪說：“該研究成果可用于物理結構變形很大的物體，就像一個模仿鳥類特性的飛行機器人。當它展開翅膀時，需要翅膀上的電路也變形和重新配置，使其保持運行或支持一些新的電氣功能?！?/span>

其他應用可能包括用于未來技術的液體計算機。如與生物材料接觸的微型計算機，可用于監(jiān)測身體疾病或恢復中風幸存者的大腦功能。再如，搜索和救援機器人可以在損壞時自行組裝新零件。雖然聽起來像科幻小說，但液體計算有一天可能會像今天的筆記本電腦一樣普遍。

"Field-controlled electrical switch with liquid metal,"Advanced Science, DOI: 10.1002/advs.201700169, http://onlinelibrary./doi/10.1002/advs.201700169/full