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至我国率先研发出液态金属“软体动物”

2021-10-14

我国率先研发出液态金属“软体动物”

近日利用范围清华大学和中科院理化所联合研究组在世界上首次发现,镓基液态合金吞食少许 食品 后,可以在各种形态和运行模式之间转换,并实现自驱动快速前进。这1发现为可变形液态金属机器人的研制开辟了新通道出身不足。

3月26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现了这1奇异的现象:电解液中,直径约5毫米的液态镓金属球,吞食了0.012克铝以后,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剂,遇到拐弯时停顿下来,略作 思考 后,蜿蜒前行。全部进程宛如科幻影片中的机器人 终结者 。

能 吃食品 ,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1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?刘静教授告知记者: 液态镓合金和活泼的铝产生化学反应后,构成内生电场,引发液态金属表对线材进行改变实验测定其扭断圈数时面张力不平衡,从而对易于变形的液态金属产生强大推力;另外一方面,上述电化学反应进程中产生的氢气也进1步提升了推力。这类两重作用产生了超凡的液态金属马达行动。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记录了经1000万到4000万次循环测试转换的液态金属机器人,以履行高难度的特殊任务,是科学界与工程界久长以来的梦想,相干研究在军事、民用、医疗与科学探索中具有重大理论意义和利用前景。刘静他们的这1成果为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性履行器乃至更加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1原理已能制成不同大小的液态金属机器,尺度从数10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1发现的科学突破性和实际利用价值,研究小组今年3月将部份工作以 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。引发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 液态金属马达靠本身运动 为题进行了报导;《科学》网站发布题为 可变形金属马达具有1系列用处 的视察文章和视频。

下1步,我们希望能赋予这类液态金属特定功能,比如药物递送、柔性机器人、血管机器人等。 刘静在展望了这1技术利用前景时表示。