在轟動(dòng)全球的《終結(jié)者》系列電影中，一個(gè)邪惡的機(jī)器人變成了不同人類形態(tài)和物體，由于它的“液態(tài)金屬”成分，它能從狹窄的開口中滲出。盡管目前的機(jī)器人沒有這些能力，但隨著新型液態(tài)金屬的發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)正變得越來越接近。

液態(tài)金屬可以用磁鐵在三維空間中操縱。據(jù)ACS應(yīng)用材料與界面雜志報(bào)道，這些材料有一天會在軟機(jī)器人領(lǐng)域得到應(yīng)用。有些金屬在室溫下是液體，如鎵和某些合金，具有獨(dú)特的性質(zhì)，包括高導(dǎo)電性、低熔點(diǎn)和高變形能力。

博科園-科學(xué)科普：這些特性使它們對軟機(jī)器人和柔性電子產(chǎn)品具有吸引力。通過添加磁性粒子，如鎳或鐵，研究人員可以制造出液態(tài)金屬，可以用磁鐵操縱這些金屬。然而，由于磁性液態(tài)金屬表面張力高，大多數(shù)只能水平移動(dòng)，必須完全浸入液體中才能避免形成膏體。梁胡，劉靜和同事們想要制造一種磁性液態(tài)金屬，可以在水平和垂直方向上移動(dòng)和拉伸，而不需要將材料完全放入液體中。為了做到這一點(diǎn)，研究人員首先研究了浸入液體中的材料。他們將鐵粒子加入到浸入鹽酸的鎵、銦和錫合金的液滴中。

在液滴表面形成氧化鎵層，降低液態(tài)金屬的表面張力。當(dāng)研究小組向相反的方向施加兩塊磁鐵時(shí)，它們可以將水滴拉伸到其靜置長度的四倍。還可以操縱液態(tài)金屬連接兩個(gè)浸入水中的水平電極，并利用其導(dǎo)電特性點(diǎn)亮LED燈泡。液態(tài)金屬甚至可以垂直拉伸，然后水平移動(dòng)，連接兩個(gè)電極——上面的電極暴露在空氣中，下面的電極在鹽酸中。這表明這種材料不必完全浸入液體中。研究人員說，這種磁性液態(tài)金屬讓人想起直立行走的兩棲動(dòng)物。

研究論文描述了一種磁性液態(tài)金屬液滴(MLMD)，該液滴可在自由空間中作大尺度的水平和垂直拉伸。該MLMD是基于包括液態(tài)金屬、鐵顆粒和電解質(zhì)在內(nèi)的多材料系統(tǒng)制造。這種顯著的拉伸能力是可逆，持久，可以重復(fù)多次。表面形貌相反的三維拉伸材料，其良好的拉伸性能和機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)歸功于表面氧化層的存在。在MLMD三維拉伸能力的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一種智能可伸縮導(dǎo)體，該導(dǎo)體可在三維自由空間中實(shí)現(xiàn)不同方向的電氣連接。

此外，垂直拉伸的MLMD可以水平移動(dòng)，其一半的身體在溶液中，***在空氣中，這類似于直立行走兩棲動(dòng)物的性質(zhì)。通過永磁體所提供的磁場，可以精確、方便、無接觸地控制各種行為。該MLMD具有許多誘人的性能，為液態(tài)金屬在自由空間中進(jìn)一步發(fā)展多自由度驅(qū)動(dòng)提供了一個(gè)基礎(chǔ)的、有前景的平臺，最終實(shí)現(xiàn)了可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的智能仿生軟機(jī)器人。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自:?美國化學(xué)學(xué)會

參考期刊文獻(xiàn):《ACS Applied Materials and Interfaces》

DOI: 10.1021/acsami.8b22699

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