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我率先研发出液态金属&濒诲辩耻辞;软体动物&谤诲辩耻辞;

离《终结者》机器人又近了一步

来源:科技日报 2015-3-27 林莉君

  经典科幻电影《终结者》系列中出现的罢-1000和罢-齿型号终结者,可根据环境随意变形,被子弹打穿后可自动修复。让人们领略到了液态金属机器人的魅力,虽然科幻与现实研究还存在一定的距离,但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量&濒诲辩耻辞;食物&谤诲辩耻辞;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。这一发现为可变形液态金属机器人的研制开辟了新通道。

  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&濒诲辩耻辞;思考&谤诲辩耻辞;后,蜿蜒前行。整个过程宛如科幻影片中的机器人&濒诲辩耻辞;终结者&谤诲辩耻辞;。

  能&濒诲辩耻辞;吃食物&谤诲辩耻辞;,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&濒诲辩耻辞;液态金属软体动物&谤诲辩耻辞;。它的动力从哪儿来呢?刘静教授告诉记者:&濒诲辩耻辞;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。&谤诲辩耻辞;

  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&濒诲辩耻辞;仿生型自驱动液态金属软体动物&谤诲辩耻辞;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&濒诲辩耻辞;研究亮点&谤诲辩耻辞;栏目以&濒诲辩耻辞;液态金属马达靠自身运动&谤诲辩耻辞;为题进行了报道;《科学》网站发布题为&濒诲辩耻辞;可变形金属马达拥有一系列用途&谤诲辩耻辞;的观察文章和视频。

  &濒诲辩耻辞;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。&谤诲辩耻辞;刘静在展望了这一技术应用前景时表示。

 

2015年03月27日 15:31:35

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