液态金属机器人

时间:2024-11-04 11:33:45编辑:流行君

如何评价自主运动可变形液态金属机器的研究成果

中国科学家造出了世界首台 液态金属机器,这一成就被外媒形容为制造出“终结者”。据中科院理化所网站,2015年3月3日,由 刘静研究员带领的 中国科学院理化技术研究所、 清华大学医学院联 合研究小组,在Advanced Materials上发表了题为“Self-Fueled Biomimetic Liquid Metal Mollusk”(2015)的研究论文,迅速被New Scientist、Nature研究亮点、Science新闻等数十个知名科学杂志或专业网站专题报道,在国际上引起重要反响和热议。此项研究于世界上首次发现了一种异常独特的现象和机制,即 液态金属可在吞食少量物质后以可变形机器形态长时间高速运动,实现了无需外部电力的自主运动,从而为研制实用化智能马达、 血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。这是该小组继首次发现电控可变形液态金属基本现象(Sheng et al., Advanced Materials, 2014, 封面文章;Zhang et al., Scientific Reports, 2014)之后的又一突破性发现。这种 液态金属机器完全摆脱了庞杂的外部电力系统,从而向研制自主独立的柔性机器迈出了关键的一步。文章被选为期刊内前封面故事,Altmetric计量学数据显示其指数已达71.0,远高于期刊平均值6.7,在同时期论文中则排名No.1。研究揭示,置于 电解液中的镓基液态合金可通过“摄入”铝作为食物或燃料提供能量,实现高速、高效的长时运转,一小片铝即可驱动直径约5 mm的液态金属球实现长达1个多小时的持续运动,速度高达5cm/s。这种柔性机器既可在自由空间运动,又能于各种结构槽道中蜿蜒前行;令人惊讶的是,它还可随沿程槽道的宽窄自行作出变形调整,遇到拐弯时则有所停顿,好似略作思索后继续行进,整个过程仿佛科幻电影中的终结者机器人现身一般。

世界首个自主运动可变形液态金属机器 怎么看

清华大学医学院与中国科学院理化技术研究所联合研究小组,研发出了世界首个自主运动的可变形液态金属机器,为研发可变形机器人迈出了重要一步,为人类制造出可变形机器人“终结者”指明了方向。

  该联合小组近日在期刊《先进材料》上发表论文,宣布在世界上首次发现液态金属有一种异常独特的现象和机制,即液态金属可在吞食少量物质后以可变形机器形态,长时间高速运动。
  该小组负责人,清华大学教授、中国科学院理化技术研究所双聘研究员刘静说,实验发现,置于电解液中的镓基液态合金可通过“摄入”铝,作为提供能量的燃料,实现高速、高效、长时间的运转:仅需一小片铝即可驱动直径约5毫米的液态金属球完成长达1个多小时的持续运动,速度高达5厘米/秒。
  “有趣的是,我们观察到,这种变形机器不仅能在自由空间运动,还能在各种结构槽道中前行。更令人惊讶的是,它还会根据槽道的宽窄自行调整,拐弯时则有所停顿,好似人在遇到障碍物‘思索’后行进,像极科幻电影《终结者》中的液态机器人。”刘静说。
  刘静和他的研究团队亲切地称该液态金属机器为“软体动物”,因为它呈现的一系列非同寻常的特性,已经相当接近自然界简单的软体生物。
  该研究小组已经在实验室中制成了不同大小的液态金属机器,尺寸从数十微米到数厘米不等,并在不同电解液环境如碱性、酸性乃至中性溶液中验证了其自主运动的性能。
  研究人员还揭示了这种自主型液态金属机器的动力的主要来源:一是液态合金、金属燃料等形成的内生电场,诱发了液态金属表面的高表面张力发生不对称响应,从而对变形的液态金属机器带来了强大推力;二是,上述电化学反应过程中产生的氢气进一步为液态金属运动提供了推力。
  刘静研究小组一直致力于液态金属相关研究。2014年,该小组在世界上首次发现电场控制下液态金属与水的复合体可在各种形态及运动模式之间发生转换的基本现象,在此基础上,经过试验,在一次偶然研究中,发现了液态金属这一具有自主可变的特性。刘静表示,作为新兴的功能材料,液态金属拥有许多常规材料不具备的新奇物理特性,对它的深入研究能为材料科学提供丰富的研究空间。


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