中国诞生“终结者”:液态金属机器领先世界

2015年4月9日 上午4:19

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中国诞生“终结者”:液态金属机器领先世界

  提到液态金属,最被大家熟知的就是水银。近日,中国科学院理化技术研究所和清华大学医学院联合研究小组发现,液态金属可在“吞食”少量物质后以可变形机器形态长时间高速运动,实现无需外部电力的自主运动,这样可变形、可高能运转的液态金属让人不禁想到科幻电影《终结者》中由液态金属制成的T-1000和T-X型终结者,这一针对液态金属的最新发现很可能让液态金属机器人成为现实。

  有一些金属由于熔点较低,在常温下也处于液体状态,例如大家熟知的汞,此外还有许多合金在室温甚至在很低的温度时也为液态,如稼铟合金(以一定配比制成合金后,在室温下即呈液态)。

  在有些报道中我们也会看到液态金属的身影,如此前媒体报道的液态金属将应用在手机中,这里的液态金属其实是一种金属玻璃,即在高温金属融化后运用技术将其液态化的原子状态保留在其固态中,这样的金属在物理、化学、力学性质上都同其本来固态化时有很大区别,例如其能降低电能损耗,因此被运用在电力、电子行业,有很好的节能性,此外还具有较高的抗腐蚀及高耐磨特性,运用在手机中会增加手机的抗摔、抗划能力。但这并不是真正意义上的液态金属,其在室温时并不是液体状态。

  在清华大学医学院生物医学工程系刘静实验室,出现了这样一幕: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“思考”后,蜿蜒前行。

  刘静教授解释称,科学家此前发现“液态金属机器”的“电驱动”现象,即电荷会改变液态金属的表面张力,在内部形成旋转,因此控制电荷运动,就能像车轮一样驱动“液态金属机器”往前走。而最新研究发现“液态金属机器”会“吞食”铝片作为产生电荷的“燃料”。

  他解释说,刚开始“液态金属机器”并没有外部动力,等“吞食”铝片后(也可以理解为腐蚀),在电解液里形成原电池反应,就能自行运动了。如果运动路线上还有一些铝片,那么“液态金属机器”走到那里也能顺路“吞食”掉。它的运动速度并不慢,可以达到每秒5厘米,而且行动距离相当远,在容器中可以走一个多小时。这一反应提供了两种推力,一个是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;另一个是上述电化学反应过程中产生的氢气也进一步提升了推力,双重作用产生了超常的液态金属马达行为。目前,实验室根据上述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,且可在不同电解液环境如碱性、酸性乃至中性溶液中运动。

来源: tech.huanqiu.com

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