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劉靜團隊已研發(fā)出世界首臺室溫液態(tài)金屬打印機

中國液態(tài)金屬研究再獲重大突破
2017-05-01
來源:央視新聞

1991年,電影《終結(jié)者2》中出現(xiàn)了一款強大的機器人T-1000,這個用液態(tài)金屬打造的機器人無論遭遇到多大的傷害都可以瞬間自動復原,甚至可以隨意改變身體形狀和臉部容貌。

這種變形機器人一直以來都是科學家的目標之一,自從2016年8月份中國科學家取得突破性進展之后,最近研究中國“終結(jié)者”——液態(tài)金屬機器人的中科院、清華大學劉靜團隊又有新發(fā)現(xiàn):

原來,原來它竟然還是一個吃貨!

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細胞吞噬外界顆粒的“胞吞效應”,是生物界普遍存在的一種行為。

據(jù)央視新聞4月29日報道,劉靜研究員帶領的中國科學院理化技術(shù)研究所、清華大學醫(yī)學院聯(lián)合研究小組團隊最近發(fā)現(xiàn),液態(tài)金屬也會做出這樣的“行為”,除此之外,它們甚至還會“呼吸獲能”。

劉靜描述稱,“這有點像生命”,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)表在國際權(quán)威期刊《尖端科學》(Advanced Science)上。

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早在2015年3月,劉靜團隊就發(fā)表論文稱,他們研制出了世界上首臺液態(tài)金屬機器。該研究成果為研制實用化智能馬達、血管機器人、流體泵送系統(tǒng)、柔性執(zhí)行器乃至更為復雜的液態(tài)金屬機器人奠定了理論和技術(shù)基礎。

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

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),也就是我們常說的液態(tài)金屬。

中科院理化技術(shù)研究所與清華大學聯(lián)合小組研究發(fā)現(xiàn),溶液環(huán)境中的液態(tài)金屬液滴,在受到電場或化學物質(zhì)的作用時,會產(chǎn)生類似于細胞吞噬外界顆粒的胞吞效應,能高效地將周圍的顆粒吞入體內(nèi)。

這一發(fā)現(xiàn)也開辟了一條構(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行為。

研究小組還發(fā)現(xiàn),當把金屬液滴部分浸沒于堿性溶液、并部分暴露于空氣中時,處于液態(tài)金屬與空氣交界面的溶液會出現(xiàn)規(guī)律性的振蕩。

劉靜描述稱,從實驗觀測來看,它就像肺泡一樣。所以我們把它命名叫呼吸獲能。

它完全就是靠這個環(huán)境、空氣或者溶液的相互作用,就有點像生命。

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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,竟可以變形機器形態(tài)長時間高速運動,實現(xiàn)了無需外部電力的自主運動。

“有趣的是,我們觀察到,這種變形機器不僅能在自由空間運動,還能在各種結(jié)構(gòu)槽道中前行。更令人驚訝的是,它還會根據(jù)槽道的寬窄自行調(diào)整,拐彎時則有所停頓,好似人在遇到障礙物‘思索’后行進,像極了科幻電影《終結(jié)者》中的液態(tài)機器人。”

他們稱該液態(tài)金屬機器為“軟體動物”,因為它呈現(xiàn)的一系列非同尋常的特性,已經(jīng)相當接近自然界簡單的軟體生物。

“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。

它可通過充型過程,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,可以令室溫液態(tài)金屬具有在不同形態(tài)和運動模式之間轉(zhuǎn)換的普適變形能力。

比如,浸沒于水中的液態(tài)金屬對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。

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液態(tài)金屬的“呼吸獲能”現(xiàn) 

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劉靜團隊已研發(fā)出世界首臺室溫液態(tài)金屬打印機

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