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液态金属具有广阔的前景-柔性机器人帮助人类清洁血管或肠道

在1991年上映的电影《终结者2:审判日》中,未来机器人和人类发生了这场对决,超级电脑“天网”为了阻拦人类领导者康纳,公安局了智能机器人T-1000从未来穿越重生到20世纪末袭击童年时期的康纳,此外,18岁的康纳也公安局了智能机器人T-700——由阿诺·施瓦辛格扮演的智能机器人主角回到过去,保护幼年的自己,这场对决此后展开。

液态金属具有广阔的前景

相信只要是看了这部电影的人,都会对影片里的反派角色智能机器人T-1000印象令人难忘。它可以随意变形成任何形状,被炮弹打进或者化掉后,又可以再次恢复,十分不思议。目前,T-1000这样的智能机器人将不再是传说,它可能成为现实!中国科学家发现了一种简单的复合型液态金属,它可以“吞掉然料”,自主运动和改变形状。因此,学术研究们将其取名为液态金属软体动物。虽然和影片中人型的T-1000还有一些差别,但是它为液态金属智能机器人的未来刮平了公路。

液态金属市场前景宽广

谈起液态金属,很多人第一位想到的是水银,也就是金属汞,那是恒温过热蒸汽下唯一以液态存在的单金属。因为汞在常温状态就能挥发,且汞蒸气和汞化学物质多有有毒,所以人们1度对液态金属有着很深的偏见,这阻拦了人们对液态金属的关注。

事实上,除了水银,还有很多锰钢在室内温度甚至很低的温度时,也是液态的,例如镓铟锰钢(以一定配制做成锰钢后,在室内温度下表现液态)。复合性液态金属,尤其是镓基液态金属目前被称作一种未来材料,它具有膏状金属一样优异的导电性,又可以像水一样自由流动性,而且通过人为管控(改变金属组合而成和配制等),可以成为不同性能的优化材料,进而在工农业和中医药学等多行业有着广泛的应用市场前景。

液态金属具有广阔的前景

首先把液态金属加入工农业行业的就是计算机系统排热问题。随着现代信息技术的发展,计算机系统的乘除法速度太快,更高的乘除法速度代表更多的热能,因此计算机系统的排热变成阻拦计算机芯片发展的困难。液态金属的导热系数非常高,可以实现更加效率的热能输运,并且拥有極限排热能力。特别是液态金属的沸点在2000℃左右,能够承受很高温度而不会被气化。

另外,人们还可以利用液體金属来复印金属电源电路,实现电源电路的迅速制造。这儿有一个小趣文,那时候在清华大学刘静博导领着的探讨工作组里,有一次,液态金属溅出到了研究员的电脑屏上,结果一些金属残余在电脑屏上,本质擦不出来。探讨人员此后发现了液态金属材料在不同的结构层表面上的黏附性存在极大差别。当液态金属被涂敷在特殊的结构层表面上,黏附性很大时,它就会固定在上面,我们便可以随意复印出任何图样。

最后,液态金属还可以应用在中医药学行业,来接入破损的神经系统。神经网络遍及于人体浑身,神经损伤与破裂在中医药学上极其常见。当今,诊治周围神经损伤主要的方法是自体神经系统移栽,但该方法却受到供区神经系统来源于不够、供区神经功能缺失,以及供区神经系统结构和规格不配对等限制。因此,探寻合适的神经系统移栽替代物一直是神经修复行业中的重特大挑戰。

因为神经系统的功能主要是通过电信号的传输数据和没有响应来实现的,使用液态金属作为高传导性神经系统信号通路,可以使神经系统数据信号在神经细胞间持续不停地传送,大大的加快神经系统的修复过程。

液态金属具有广阔的前景

刚性智能机器人

了解完奇妙的液态金属,让我们返回开场的话题讨论——刚性智能机器人。所谓刚性智能机器人是指可以在不同形态之间自由可控性变换的可变形机器人。因为液态金属是一种不定型金属,可看做由正离子流体力学和自由电子气组合而成的混合物,美国苏赛克斯高校的探讨人员就曾使用加上静电场控制液态金属内电荷的排列,进而控制液态金属的形状,加上静电场并不是固定的,可以通过电脑程序随时随地改变,因此探讨人员可以灵活性地控制液态金属的形状和运动。

液态金属具有广阔的前景

不过,人为控制液态金属并没什么好惊讶的。真正让我们感到意外事故的是液态金属软体动物,它可以“吞噬”金属铝,随后保持1到2个小时的运动情况。事实上,金属铝和镓基液态金属触碰时,金属铝中的电子器件流入镓基合金,造成不同部位的电荷产生差别,进而引起液态金属的运动。而且实验室中的液态金属是放置氢氧化钠溶液中的,被液态金属“喝了”的铝也会去水溶液发生反应,产生氯气,逐步推进液态金属运动。

在清华大学刘静博导的试验室中,探讨人员们发现,在事先设计好的金属运动管道里,液态金属软体动物可以根据管道的大小和方向,自主改变形状,真正让中国科学家见到刚性金属智能机器人的未来。因为液态金属软体动物不用加上任何静电场,它完全是自主运动的。这为科学研究人员提供了一个新的构思,刚性的金属智能机器人总于可以克服静电场的桎梏枷锁,变得越来越自由了。如果环绕着这个方向继续探讨,实现T-1000这样的金属智能机器人也是有可能的。

当然,一切的科研都不可或缺实际应用的促进。归功于液态金属可形变的特性,未来,液态金属智能机器人可以用以秘密任务,比如寻找和援救地震灾害灾民,因为他们可以改变形状,在门下拖动,进入人类无法进入的空间。而且,生物学家也在积极主动探讨环绕着动脉或腔道运动的刚性智能机器人,帮助人类清理血管或者肠胃等,“顺道”还可以做个药品寄送和消融手术什么的。

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