提到液態(tài)金屬,人們可能想到體溫計中流動的水銀,高溫鍋爐中沸騰的鐵水,而在科學(xué)家眼中,它是流動的軟體生命,是連接人體神經(jīng)的橋梁,是未來機(jī)器人變革的核心材料……
(電影《終結(jié)者2》片段)
在介紹這項(xiàng)研究成果之前,小編想提到的是:在液態(tài)金屬研究上,我國正處于領(lǐng)跑者地位,是中國向世界輸出原創(chuàng)科研成果的代表。中國團(tuán)隊(duì)在十分有限的條件下經(jīng)過近20年持續(xù)不斷的努力,做出的大量研究在國際上持續(xù)引發(fā)著重大而廣泛的影響,超前優(yōu)勢十分明顯,還使得液態(tài)金屬研究從冷門逐漸成為國際上備受矚目的重大科技熱點(diǎn)。
有多超前呢?在中國團(tuán)隊(duì)提出液態(tài)金屬冷卻芯片技術(shù)10多年后,美國國家宇航(NASA)于2014年將“液態(tài)金屬冷卻”列為未來前沿技術(shù)。如今,液態(tài)金屬研究被譽(yù)為人類利用金屬的第二次革命。
回到前文,中國團(tuán)隊(duì)發(fā)明了“一種全新的可實(shí)現(xiàn)超大尺度膨脹變形的液態(tài)金屬復(fù)合材料”,這是一種怎樣的材料?能實(shí)現(xiàn)哪些應(yīng)用?
這種材料其實(shí)是一種內(nèi)部包含低沸點(diǎn)工質(zhì)的,由液態(tài)金屬和硅膠制成的材料。(液態(tài)金屬并不只是一種,而是種類繁多的大家族,通過不同的金屬和配比,可以獲得不同性能的液態(tài)金屬)研究小組負(fù)責(zé)人、清華大學(xué)劉靜教授表示,這種材料也是我國在國際上最早提出的液態(tài)金屬硅膠復(fù)合材料體系的延伸。
這種可以被3D打印成任意形狀的特殊材料,可以擺脫其它剛體支撐物和溶液環(huán)境并得以站立,呈現(xiàn)出超大尺度變形和運(yùn)動功能,且全部過程可逆。通過嵌入可編程的加熱系統(tǒng)及一些設(shè)計,研究人員將這種材料制備成了一系列新穎獨(dú)特的概念型功能物和柔性機(jī)器架構(gòu):
可進(jìn)行熱響應(yīng)而自由變形的軟體章魚
可以溫控定向蠕動的軟體動物
可以抓取重物的柔性抓手
甚至可以模擬整個人形或動物形狀或其局部臉型變化。
當(dāng)這種材料負(fù)載酒精的液滴,能夠快速變化體積,膨脹程度可以超過其原始高度的11倍!
(制造過程和轉(zhuǎn)化行為)
長久以來,研發(fā)可在不同形態(tài)之間自由轉(zhuǎn)換,以執(zhí)行常規(guī)技術(shù)難以完成的更為特殊高級任務(wù)的變形軟體機(jī)器人,是全球科學(xué)界與工程界的夢想。而這種既具有金屬的導(dǎo)電導(dǎo)熱性, 又具有液體流動性的特殊材料,尤其適合制備無線控制的軟體機(jī)器人。更重要的是,該研究團(tuán)隊(duì)還通過理論分析得出了熱驅(qū)動變形的影響因素以及最適宜的材料的比例。
(響應(yīng)不同加熱方法的LMC擴(kuò)展)
(不同類型的軟體機(jī)器人演示)
(由加熱溫度引起的膨脹的分析關(guān)系)
劉靜教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)目前是國內(nèi)最有名的液態(tài)金屬研究部門,小編找到了以清華大學(xué)及中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所為代表的我國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域做出的的不少重大發(fā)現(xiàn)和底層核心技術(shù)突破,被Nature、Nature Materials、Science News、New Scientist、Discover、Phys.org、Chemistry World等廣泛評介,成果被眾多國際科學(xué)雜志如New Scientist、MIT Technology Review、IEEE Spectrum以及電視新聞Fox News、Discover、Reuters等專題評介。這里篇幅有限,就不為大家具體介紹了。但很想為這些金屬革命的“領(lǐng)軍人”們打call!
“耐得住寂寞,能躲進(jìn)小樓做學(xué)術(shù),
做得了轉(zhuǎn)化,能鍛造利器天下知?!?/p>