仿生型自驅動液態金屬軟體動物

仿生型自驅動液態金屬軟體動物是3月26日,在清華大學醫學院生物醫學工程系劉靜實驗室,研究小組成員張潔博士給記者展示的一種東西。

了這一神奇的現象:電解液中,直徑約5毫米的液態鎵金屬球,吞食了0.012克鋁之後,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整,遇到拐彎時停頓下來,略作“思考”後,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:“液態鎵合金和活潑的鋁發生化學反應後,形成內生電場,引起液態金屬表面張力不平衡,從而對易於變形的液態金屬產生強大推力;另一方面,上述電化學反應過程中產生的氫氣也進一步提升了推力。這種雙重作用產生了超常的液態金屬馬達行為。自主運動可以長達1個多小時。”
實現能在不同形態之間自由轉換的液態金屬機器人,以執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、醫療與科學探索中具有重大理論意義和套用前景。劉靜他們的這一成果為研製實用化智慧型馬達、血管機器人、流體泵送系統、柔性執行器乃至更為複雜的液態金屬機器人奠定了理論和技術基礎。目前,實驗室根據這一原理已能製成不同大小的液態金屬機器,尺度從數十微米到數厘米,而且可在不同電解液環境如鹼性、酸性乃至中性溶液中運動。這個概念被稱之為“仿生型自驅動液態金屬軟體動物”.

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