我國科學家發明的新型液態金屬復合材料。

 

 

    還記得科幻電影《終結者》中的液態金屬機器人嗎？他可以隨心所欲地變成所觸及的任何人，受到攻擊后能像液體一樣重新恢復原貌，還可以穿越狹小孔隙到墻壁另一面重新組合——如今，這個科幻電影中的酷炫幻想，正在科學家的努力下試圖變成現實。

 

    近日，美國化學學會期刊刊發了清華大學、中國科學院理化技術研究所與中國農業大學聯合研究小組的一篇論文，描述了他們發明的一種全新可實現超大尺度膨脹變形的液態金屬復合材料。

 

    這種材料有哪些特別的神奇之處呢？

 

    “該材料由液態金屬與硅膠制成，內部還包含低沸點工質，是一種多年前就提出的液態金屬硅膠復合材料體系的延伸，可以被3D打印成任意形狀。我們利用此材料制備了熱響應自由變形的軟體章魚，可以溫控定向蠕動的軟體動物，以及可以抓取重物的柔性抓手。”研究小組負責人、清華大學教授劉靜向經濟日報記者介紹，研究小組利用這種液態金屬復合材料實現和展示了一系列新穎獨特的概念型功能物和柔性機器架構，液態金屬由此可以擺脫其它剛體支撐物和溶液環境得以“站立”起來，并擁有一系列獨特的超大尺度變形和運動功能，且全部過程可逆。

 

    “通過嵌入可編程的加熱系統及特別設計，采用這種復合材料將可能做出可持續性變形和運動的非接線機器人，甚至模擬整個人形/動物形狀或其局部臉型變化。”劉靜說。

 

    非接線、人形？看來這是一種可以自帶電源的可變形機器人！它能實現哪些應用呢？

 

    在一些特殊環境下，如救災過程中，需要機器人能夠任意改變形狀以適應狹窄的空間環境。但由于材料和驅動方式所限，傳統軟體機器人很難實現身體各部位的自由變形和運動。而液態金屬材料具有液體的流動性和金屬的導電導熱性，是制備軟體機器人的優良材料。

 

    該研究小組還在液態金屬硅膠復合材料中負載酒精的液滴，通過其相變產生的體積快速變化，實現了液態金屬復合材料的熱驅動大尺度自由變形和恢復——其膨脹可超過自身原始高度的11倍。值得指出的是，這一復合材料體系中，若缺乏液態金屬僅采用傳統硅膠材料，則很難實現如此高效率超大尺度變形。這是由于液態金屬具有良好的導熱性和柔性，極大增強了材料的熱響應速度和形變率，使其每一部分的任意變形成為可能。

 

    更重要的是，液態金屬具有良好的電學特性，這使得電磁感應或遠程激光非接觸式加熱驅動成為現實。因此，通過設計可以實現無線控制這種液態金屬復合材料的變形和運動，極大拓展了它的應用范圍。

 

    “通過理論分析，我們還得出了熱驅動變形的影響因素以及最適宜的材料比例。這一突破將可編程、可變形液態金屬柔性智能機器人研制工作向前推進了一大步。”劉靜說。

 

    所以，在不遠的將來，“終結者”那樣的機器人將變成現實嗎？讓我們拭目以待。