液态金属新突破 终结者或将成为现实

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近日一则液态金属新突破的新闻引发关注。研究中国“终结者”——液态金属机器人的中科院、清华大学刘静团队又有新发现。

细胞吞噬外界颗粒的“胞吞效应”，是生物界普遍存在的一种行为。刘静研究员带领的中国科学院理化技术研究所、清华大学医学院联合研究小组团队最近发现，液态金属也会做出这样的“行为”，除此之外，它们甚至还会“呼吸获能”。刘静描述称，“这有点像生命”，所以将其称为“类生物行为”。

日前，这一研究成果以封面形式发表在国际权威期刊《尖端科学》（AdvancedScience）上。

早在2015年3月，刘静团队就发表论文称，他们研制出了世界上首台液态金属机器。该研究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。

这次发表在《尖端科学》杂志上的，是刘静团队的最新发现。

不同于常规环境下的固态金属，镓铟合金即使在室温下也能保持液态，也就是我们常说的液态金属。中科院理化技术研究所与清华大学联合小组研究发现，溶液环境中的液态金属液滴，在受到电场或化学物质的作用时，会产生类似于细胞吞噬外界颗粒的胞吞效应，能高效地将周围的颗粒吞入体内。这一发现也开辟了一条构筑高性能纳米金属流体材料的新途径。

这种神奇的吞噬现象并不是液态金属唯一的类生物学行为。研究小组还发现，当把金属液滴部分浸没于碱性溶液、并部分暴露于空气中时，处于液态金属与空气交界面的溶液会出现规律性的振荡。

刘静描述称，从实验观测来看，它就像肺泡一样。所以我们把它命名叫呼吸获能。它完全就是靠这个环境、空气或者溶液的相互作用，就有点像生命。

刘静研究小组2016年8月发现，在电解液中，一块镓基液态合金，在“吞食”铝作为食物或燃料后，竟可以变形机器形态长时间高速运动，实现了无需外部电力的自主运动。

“有趣的是，我们观察到，这种变形机器不仅能在自由空间运动，还能在各种结构槽道中前行。更令人惊讶的是，它还会根据槽道的宽窄自行调整，拐弯时则有所停顿，好似人在遇到障碍物‘思索’后行进，像极了科幻电影《终结者》中的液态机器人。”

刘静说。他们称该液态金属机器为“软体动物”，因为它呈现的一系列非同寻常的特性，已经相当接近自然界简单的软体生物。

“液态金属”指的是一种不定型金属，可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。

液态金属是一种有黏性的流体，具不稳定性。它可通过充型过程，形成各种铸件。在液态金属与水体交界面上的双电层效应，可以令室温液态金属具有在不同形态和运动模式之间转换的普适变形能力。比如，浸没于水中的液态金属对象可在低电压作用下呈现出大尺度变形；一块很大的金属液膜可在数秒内即收缩为单颗金属液球。

什么是液态金属？

“液态金属”，指的是一种不定型金属，液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。液态金属成形过程及控制，液态金属充型过程的水力学特性及流动情况充型过程对铸件质量的影响很大可能造成的各种缺陷，如冷隔、浇不足、夹杂、气孔、夹砂、粘砂等缺陷，都是在液态金属充型不利的情况下产生的。正确地设计浇注系统使液态金属平稳而又合理地充满型腔，对保证铸件质量起着很重要的作用。

只有汞属于液态金属，镓、铷、铯只能是熔点低金属。

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