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中国开发出世界上第一台液态金属机器
时间:2019-09-08 17:35:10 来源:科学实验在线 作者:匿名



可变形液态金属机器在容器或包含电解质的各种通道中的自主运动

自动液态金属机器展示的人造软体动物,物理马达及其驱动液

中国科学家创造了世界上第一台液态金属机器,这一成就被外国媒体称为创造“终结者”。

据中国科学院物理与化学研究所网站介绍,3月3日,中国科学院理化研究所和清华大学医学院联合研究组由研究员领导刘静在先进材料上发表了题为“自燃仿生液体金属软体动物”的演讲。许多知名科学期刊或专业网站,如“新科学家”,“自然研究报告”和“科学新闻”等,迅速报道了2015年的研究论文,这些论文在世界范围内引起了重要反响和热烈讨论。

这项研究首次在世界范围内发现了一种异常独特的现象和机制。在吞咽少量材料后,液态金属可以在可变形机器中移动很长时间,实现无需外部动力的自动运动。为智能电机,血管机器人,流体泵送系统,柔性执行器以及更复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。这是团队首次发现电子控制的可变形液态金属的基本现象之后的又一次突破(Sheng等,Advanced Materials,2014,cover article; Zhang et al。,Scientific Reports,2014)。

这种液态金属机器完全没有复杂的外部电源系统,这是开发独立和独立的柔性机器的关键步骤。该文章被选为该期刊的封面故事。 Altmetric计量数据显示该指数已达到71.0,远高于期刊6.7的平均值,并在同期排名第一。

研究表明,放置在电解液中的镓基液态合金可以通过“摄取”铝作为食物或燃料来提供能量,从而实现高速,高效的长期运行,而一小块铝可以驱动液态金属球体。直径约5毫米。以高达5厘米/秒的速度连续运动超过一小时。这种灵活的机器可以在自由空间和各种结构通道中移动;令人惊讶的是,它还可以根据路径沿路径的宽度做出自己的变形调整,当它遇到一个转弯时有一个停顿,似乎继续前行一点思考,整个过程就像终结者机器人在科幻电影中。应该说液态金属机器的一系列不寻常习惯与自然界中的一些简单的软生物非常接近,例如:“吃”食物(燃料),自动移动,可变形,并具有某些代谢功能(化学反应)因此,作者将其命名为液态金属软体动物。这种人造机器的发明也引起了“如何定义生命”的问题。

目前,该实验室已经能够根据上述原理生产不同尺寸的液态金属机器,范围从几十微米到几厘米,并且可以在不同的电解质环境中移动,例如碱性,酸性或甚至中性溶液。实验和理论分析表明,这种自动液态金属机械的动力学机理来自两个方面:第一,液态合金,金属燃料和电解质之间发生的电池效应将形成内源电场,从而引发液态金属的高表面。表面张力经历不对称响应,这反过来导致易于变形的液态金属机器上的强推力;同时,在上述电化学反应过程中产生的氢气进一步增加了推力。正是这种双重作用产生了非凡的液态金属马达行为,这对于特殊形式的能量动力系统的发展也具有重要意义。

在迄今为止开发的各种柔性机器中,自动液态金属机器所呈现的可变形性,操作速度和寿命水平相对较少,这增加了许多重要用途。作为特定的应用设备之一,本文还展示了第一款不需要外部电源的液态金属泵。通过将其限制在阀座上,可以实现自转和泵送流体的目的,从而可以快速制造大量的微型。液体药物,阵列微流体运输等泵的成本极低;如果使用这种柔性泵进行冷却,可以实现高度集成的微芯片冷却器;进一步的应用可以发展成血管或隧道机器人甚至是一个自组装液态金属智能机。

在上述原创发现的在线发布后,它在短时间内引起了全世界许多科学期刊,专业网站和新闻媒体的关注。新科学家在第一篇文章中报道了一篇文章和精心制作的视频:“液态金属使变形机器人更近一步”指出它“将成为未来电影中的人造生命。”这样的液体机器人将是种子在一些电影中看到的人工生活“;”自然“杂志在其研究亮点中报道了”液态金属电机自行移动“的主题;科学网站发表观察文章和视频:”变形金属电机有多种用途“;路透社还专门报道了这一点。有许多科学期刊或专业网站涵盖这项工作,以及物理学家的组织网站:“形状转移液态金属,通过液体推动自己”;化学与工程新闻C.

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