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科幻变成现实?像《终结者》中的液态金属诞生啦!

更新时间:2019-03-20 23:19:51    来源:博科园    手机版

科幻变成现实?像《终结者》中的液态金属诞生啦!

博科园 2019-03-20 23:19

在轰动全球的《终结者》系列电影中,一个邪恶的机器人变成了不同人类形态和物体,由于它的“液态金属”成分,它能从狭窄的开口中渗出。尽管目前的机器人没有这些能力,但随着新型液态金属的发展,这项技术正变得越来越接近。液态金属可以用磁铁在三维空间中操纵。据ACS应用材料与界面杂志报道,这些材料有一天会在软机器人领域得到应用。有些金属在室温下是液体,如镓和某些合金,具有独特的性质,包括高导电性、低熔点和高变形能力。

博科园-科学科普:这些特性使它们对软机器人和柔性电子产品具有吸引力。通过添加磁性粒子,如镍或铁,研究人员可以制造出液态金属,可以用磁铁操纵这些金属。然而,由于磁性液态金属表面张力高,大多数只能水平移动,必须完全浸入液体中才能避免形成膏体。梁胡,刘静和同事们想要制造一种磁性液态金属,可以在水平和垂直方向上移动和拉伸,而不需要将材料完全放入液体中。为了做到这一点,研究人员首先研究了浸入液体中的材料。他们将铁粒子加入到浸入盐酸的镓、铟和锡合金的液滴中。

该研究的液态金属展示,图片:American Chemical Society

在液滴表面形成氧化镓层,降低液态金属的表面张力。当研究小组向相反的方向施加两块磁铁时,它们可以将水滴拉伸到其静置长度的四倍。还可以操纵液态金属连接两个浸入水中的水平电极,并利用其导电特性点亮LED灯泡。液态金属甚至可以垂直拉伸,然后水平移动,连接两个电极——上面的电极暴露在空气中,下面的电极在盐酸中。这表明这种材料不必完全浸入液体中。研究人员说,这种磁性液态金属让人想起直立行走的两栖动物。

研究论文描述了一种磁性液态金属液滴(MLMD),该液滴可在自由空间中作大尺度的水平和垂直拉伸。该MLMD是基于包括液态金属、铁颗粒和电解质在内的多材料系统制造。这种显著的拉伸能力是可逆,持久,可以重复多次。表面形貌相反的三维拉伸材料,其良好的拉伸性能和机械强度应归功于表面氧化层的存在。在MLMD三维拉伸能力的基础上,实现了一种智能可伸缩导体,该导体可在三维自由空间中实现不同方向的电气连接。

此外,垂直拉伸的MLMD可以水平移动,其一半的身体在溶液中,另一半在空气中,这类似于直立行走两栖动物的性质。通过永磁体所提供的磁场,可以精确、方便、无接触地控制各种行为。该MLMD具有许多诱人的性能,为液态金属在自由空间中进一步发展多自由度驱动提供了一个基础的、有前景的平台,最终实现了可动态重构的智能仿生软机器人。

博科园-科学科普|研究/来自: 美国化学学会

参考期刊文献:《ACS Applied Materials and Interfaces》

DOI: 10.1021/acsami.8b22699

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