【科技】能跑、会跳，还能载物前行 看液态金属的七十二变

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说到液体金属，很多人最先想到的可能是能在电影《终结者》中任意改变形态的液体机器人。 这是现在只存在于科幻作品中的印象，在未来有实现的可能性。 日前，清华大学医学部和中国科学院理化技术研究所联合研究小组的发现首次揭示了液态金属的节律性自发振动效果和跳跃现象，开发了用自驱动的磁性液态金属机械和金属液滴车轮驱动的三维印刷车辆。

该研究小组于去年3月开发了世界上第一台自主运动可变形的液态金属设备，领导了柔性设备的开发方向，这次的突破期待着柔性智能设备的开发流程的提高。

液体金属机器人进化了！

液体金属的进化才刚刚开始

液态金属是常温常压下呈水状的金属。 金属熔点高，一般除水银外通常环境下的金属大多是固体。 在比较低温下使金属呈液态，展现神通广大的本领，曾经被认为是异想天开。

中国科学院理化技术研究所双聘研究员、清华大学刘静教授带领团队在液态金属行业，经过10多年的研究探索，液态金属在材料学、热学、流体、电子学、生物医学及柔性仪器等方面发现了一系列独特的机制，

年，刘静团队首次开发了以液体金属为印刷墨水，在纸上直接生成电子电路的技术。 年后，团队开发了世界上第一台室温液态金属打印机，借助该设备，只需在计算机上设置程序，就可以创建个性化的电路系统。

年3月，刘静团队首次开发了自主运动的可变形液态金属机械。 他们发现液体金属吞没少量物质后，有着能以可变形的机器形态长期运动的异常独特的现象和机制。 被这样的刘静团队命名为软体动物的液态金属人工机械，在形态上非常接近自然界简单的软体生物。 相应地，他发现在开发未来可变形机器人方面迈出了极其重要的一步。

一系列的探索为柔性设备行业液态金属的迅速发展奠定了基础。

据业界专家介绍，液态金属设备的诞生及其衍生出来的新的可变形设备模型有望变革以前传来的机械制造理念，加快灵活智能设备的开发过程。

十年来，刘静带领团队以液态金属为中心开展了大量的原创性探索，在芯片冷却、先进制造、电子技术、生物医疗及柔性设备等行业取得了全面突破。 好现在上面的也

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没想到固体金属线在液体金属基底上进行节奏性的往返运动，但这种振动效果在自然界中异常独特，迄今为止未见类似的机械形态。 刘静说，这种固液组合机械效果的发现和技术革新就像液体金属机械进化了实验室内在的功能性骨架。 业界人士分解，这一发现改革革新了历来流传下来的科学理念，为柔性智能机器的研究开发开辟了新的思路。

刊登在《应用物理学速报》上的论文使人们认识到液态金属的兴趣跳跃行为。 在装有金属液滴的溶液系统中加入固体金属粒子(镍、铁等)后，原来静止的金属液滴开始搏动，容器底部留下了圆形的脚印。

根据《材料化学学报b》的封面复印件，研究者实现了利用外部磁场和电场对液态金属设备的灵活控制。 这就像在液体金属机械上穿上大衣，相当于提供了外骨架。 刘静说。

通过对液态金属柔性设备运动形态的进一步研究，研究者结合三维印刷技术，迅速发展了用柔性可变形的液态金属车轮驱动的微型车辆。 通过电场，液体金属车轮发生了旋转变形，驱动车辆和小船行驶，加速，进而可以实现越来越多的复杂运动。 实验证明，该形态的固液组合车辆具有四驱车那样的结构和原理，可以在保持0.4的物体的状态下以25mm/秒的速度运动。

刘静发现固液复合机械的自发节奏振动效果和液体金属的跳动功能，电场引起的变形运动是为了使液体金属具有更强更复杂的运动能力，在将来可能的柔性机器人的道路上发现进化的可能性和方向，越来越多的复杂的控制

刘静相信将来能进化出非常多复杂的液体金属机械。

液体金属设备将来有望变聪明

液体金属自驱动机器问世时，业界专家认为，如果突破材料和技术理念的限制，可以期待柔性智能机器人的迅速发展。 那么，现在我们离制造变形机器人有多远？

现在，机器人一般作为刚体机械发挥作用，与自然界的人和动物相比，光滑柔软的外观和无缝的连接方法完全不同。 但是，离理想的高级机器人应该具有的柔软性和变形能力还有距离。 刘静说。 将来，研究小组以可变形机械为中心，结合生物学、机器人、流体力学、电子学及人工智能等学科知识，更迅速地发展液体金属可变形机械的理论和技术，他将研究项目命名为smile计划。 我们希望将来的液态金属机器人能变得聪明，具有记忆和解决功能。 但是，机器为了尽可能迅速地发展智能，需要我们付出巨大的努力。

专家说，完全变形的机器人在内部的主要设备中也必须使用液态介质。 现状是，找不到处理这个问题的合适技术。

刘静认为，作为新兴物质科学行业的革命性材料，液态金属具有多种常规材料所没有的新特征，其深入研究可以为多种现代科学和工程提供丰富的研究空间。 在这些柔性设备研究方面取得的突破，也给芯片冷却、先进制造、新能源、生物医疗等行业带来了研究启发。 他相信未来的液体金属研究还有各种不可思议的发现。