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【科技日報】我率先研發(fā)出液態(tài)金屬“軟體動物”離《終結者》機器人又近了一步

分類：公司新聞
作者：
來源：
發(fā)布時間：2022-09-02 14:28

【概要描述】經(jīng)典科幻電影《終結者》系列中出現(xiàn)的T-1000和T-X型號終結者，可根據(jù)環(huán)境隨意變形，被子彈打穿后可自動修復。讓人們領略到了液態(tài)金屬機器人的魅力，雖然科幻與現(xiàn)實研究還存在一定的距離，但清華大學和中科院理化所聯(lián)合研究組在世界上首次發(fā)現(xiàn)，鎵基液態(tài)合金吞食少量“食物”后，可以在各種形態(tài)和運行模式之間轉(zhuǎn)換，并實現(xiàn)自驅(qū)動快速前進。這一發(fā)現(xiàn)為可變形液態(tài)金屬機器人的研制開辟了新通道。

【科技日報】我率先研發(fā)出液態(tài)金屬“軟體動物”離《終結者》機器人又近了一步

分類：公司新聞
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發(fā)布時間：2022-09-02 14:28
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　　可變形液態(tài)金屬機器在內(nèi)含電解液的容器或各種槽道中的自主運動情形

　　經(jīng)典科幻電影《終結者》系列中出現(xiàn)的T-1000和T-X型號終結者，可根據(jù)環(huán)境隨意變形，被子彈打穿后可自動修復。讓人們領略到了液態(tài)金屬機器人的魅力，雖然科幻與現(xiàn)實研究還存在一定的距離，但清華大學和中科院理化所聯(lián)合研究組在世界上首次發(fā)現(xiàn)，鎵基液態(tài)合金吞食少量“食物”后，可以在各種形態(tài)和運行模式之間轉(zhuǎn)換，并實現(xiàn)自驅(qū)動快速前進。這一發(fā)現(xiàn)為可變形液態(tài)金屬機器人的研制開辟了新通道。

　　3月26日，在清華大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程系劉靜實驗室，研究小組成員張潔博士給記者展示了這一神奇的現(xiàn)象：電解液中，直徑約5毫米的液態(tài)鎵金屬球，吞食了0.012克鋁之后，能以每秒5厘米的速度前進。而在各種槽道中前行時，可以隨槽道的寬窄自動變形調(diào)整，遇到拐彎時停頓下來，略作“思考”后，蜿蜒前行。整個過程宛如科幻影片中的機器人“終結者”。

　　能“吃食物”，能自主運動，能變形，這些接近自然界簡單軟體動物的習性，讓劉靜他們把這一研究成果親切地稱之為“液態(tài)金屬軟體動物”。它的動力從哪兒來呢?劉靜教授告訴記者：“液態(tài)鎵合金和活潑的鋁發(fā)生化學反應后，形成內(nèi)生電場，引起液態(tài)金屬表面張力不平衡，從而對易于變形的液態(tài)金屬產(chǎn)生強大推力;另一方面，上述電化學反應過程中產(chǎn)生的氫氣也進一步提升了推力。這種雙重作用產(chǎn)生了超常的液態(tài)金屬馬達行為。自主運動可以長達1個多小時。”

　　實現(xiàn)能在不同形態(tài)之間自由轉(zhuǎn)換的液態(tài)金屬機器人，以執(zhí)行高難度的特殊任務，是科學界與工程界長久以來的夢想，相關研究在軍事、民用、醫(yī)療與科學探索中具有重大理論意義和應用前景。劉靜他們的這一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基礎。目前，實驗室根據(jù)這一原理已能制成不同大小的液態(tài)金屬機器，尺度從數(shù)十微米到數(shù)厘米，而且可在不同電解液環(huán)境如堿性、酸性乃至中性溶液中運動。

　　由于這一發(fā)現(xiàn)的科學突破性和實際應用價值，研究小組今年3月將部分工作以“仿生型自驅(qū)動液態(tài)金屬軟體動物”為題在線發(fā)表在《先進材料》上。引起世界范圍內(nèi)眾多科學雜志、專業(yè)網(wǎng)站的高度重視?！蹲匀弧冯s志在其“研究亮點”欄目以“液態(tài)金屬馬達靠自身運動”為題進行了報道;《科學》網(wǎng)站發(fā)布題為“可變形金屬馬達擁有一系列用途”的觀察文章和視頻。

　　“下一步，我們希望能賦予這種液態(tài)金屬特定功能，比如藥物遞送、柔性機器人、血管機器人等。”劉靜在展望了這一技術應用前景時表示。