在很多科幻大片中,液态金属机器人是“战神一样的存在”。现实科研工作中,液态金属也被越来越多地派上大用场。6月14日,《自然》在线发表了武汉大学化学与分子科学学院、原子制造实验室教授付磊团队关于液态金属的最新成果。该研究用到一种特殊的液态金属,实现了温和条件下多种高熵合金体系的原子制造,刷新了传统认知。
《自然》审稿人感到“不可思议”并非毫无道理。付磊介绍,他和团队研究的高熵合金是由5种及以上主元金属组成的新型合金,在极端条件下的结构力学、能源转换与存储、医疗器械等领域都具有广阔的应用前景。但要把这么多种金属组合成一种新的合金,需要解决包括原子不相容在内的很多问题。
付磊团队认为,靠极端条件达到理想合金状态有一定意义,但条件太过苛刻,在一些实际应用场景中会受到限制。能否摆脱“极端条件”,依然使5种以上金属实现稳定混合?经过细致的研究分析和孜孜探索,研究人员终于发现一种具有“黏结剂”作用的金属——镓。通过金属镓的黏合,研究团队终于找到了有效确保多种金属稳定合金化的秘诀。
相较于通过超高温反应、急速淬火等方式克服原子间不混溶性从而保持高熵态的传统思路,付磊团队独辟蹊径,发展了液态金属这一新型反应体系。近两年来,研究团队最耗时耗力的工作之一,就是证明“我们说的是真的”。付磊团队通过大量实验证明,利用高熵合金的原子级精准制造技术,“能够根据科学家想要的效果定制想要的合金”。
付磊曾在多个场合公开表示,“认识真理刹那的纯粹快乐”是促使他长期投身科研工作的最大动力。
在付磊团队深耕的液态金属反应体系中,就有一些奇妙的发现。付磊团队正是利用了这样一个无序但均匀的表面,得到了“令人惊喜的发现”——在液态金属表面,二维原子晶体的生长遵循严格的自限制生长行为,可以有效地在层数、堆垛、晶格形变以及组装等方面对其实现原子级精准调控。两年来“自证科学”的过程,让付磊深有感触:“科研道路上,自我怀疑和力不从心的尽头,往往就是新发现的契机和起点。”