能跑步、会爬坡,这不是生物,这居然是金属?!

作者: 李晓慧

来源: 环球科学

发布日期: 2017-12-28

液态金属因其独特的物理特性,可能在未来的智能时代占据重要地位,尤其在电子信息、先进制造、新能源、柔性机器人和生物医疗健康等领域可能引发巨大变革。刘静教授及其团队在液态金属研究中发现了超过40种独特现象,并首次提出了全液态量子器件和液态金属计算机的概念,这些发现为柔性机器人的研发提供了新的可能性。

人类社会每一个新时代几乎都是因为一种新材料的出现而促成的。钢是维多利亚时代的关键原料,它让工程师创造铁路、蒸汽机和邮轮;人们常说20世纪是硅时代,因为材料科学的突破带来了硅芯片和信息革命。未来,哪种材料会独领风骚还没有定论,但是液态金属所具有的神奇特性,或许有可能在未来的智能时代占据重要一席。电子信息、先进制造、新能源、柔性机器人、生物医疗健康等都可能因为液态金属而发生巨大的变革。

提到常温下的液态金属,其中最被人熟知的是汞,一种让人望而生畏的物质,它易挥发有毒性,以至于人们开始逐步淘汰汞温度计和血压计。而中国科学院理化所研究员、清华大学医学院生物医学工程系教授刘静带领团队所研究的液态金属与汞不同,它在常温常压下保持液态,不会挥发,没有毒性,具有表面张力大、沸点高、导电性强及热导率高的特点,镓铟合金就是液态金属的一种。

前不久,刘静及其研究团队将液态金属与量子器件相联系,提出全液态量子器件,未来相关的器件有可能应用在智能系统以及量子计算领域。相关研究结果发表在预印本网站arXiv上,这是世界上首次提出全液态量子器件的概念。此前,基于液态金属器件,刘静领导的研究团队在国际上首次提出了液态金属计算机的基本概念和技术方案,并已着手将概念向实际硬件方向推进。

刘静对全液态计算机器件、量子器件的想法并不是空中楼阁,在十几年液态金属的研究中,刘静和团队发现了液态金属的超过40种独特现象。最早他们只是将液态金属用于冷却高集成度计算机芯片,后来逐渐发现了液态金属在电、磁、光、热、化学、机械等外场控制下不同寻常的变化,更是发现液态金属在“吃”掉“燃料”后,能够自主运动等类生物行为。

液态金属展现“生物行为”,“吃东西”、“自主运动”、“胞吞效应”……很难想象这些现象如果发生在钢、铁上会有怎样的景象。这些跟生命有关的这些词看起来跟金属完全没有关系,却在液态金属上有了独特的体现。

液态金属表面张力大、可以变形等特点使它可能成为柔性机器人的天然材料,随着刘静团队在液态金属可控变形机器效应方面的发现,有望促成柔性机器人理论与技术取得重大突破,随着更多液态金属柔性可控变形单元与功能的发现,将促成全新概念的机器人与智能技术的研发,继而开启前所未有的应用空间。

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