奇妙的液态金属手(2)

刘静认为，液态金属作为一类特殊功能材料，已展示出引领和开拓重大科技前沿的特质，有望在电子信息、先进制造、柔性机器人、生物医疗健康等领域带来颠覆性变革。

当然，液态金属离颠覆机器人产业还很遥远。“以自然界生物进化的观点看，现在相当于培育出了‘细胞’，要使之成为完整的仿生物体柔性机器人，还需要生长出肌肉、神经、骨骼等等。”刘静说。

盛磊认为，当前液态金属的研究还有欠缺，材料设计、传感器、执行器、驱动及变形等方面研究比较集中，系统集成方面研究进展偏少，特别是软体变形和柔性感知方面的研究难以统一。此外，液态金属机器人在能量供给、运动方式调控、执行具体任务方面均有较大挑战，工程实施方面也具有一定的难度。

潜在应用广泛

很显然，液态金属及其衍生的复合多功能材料拥有流体、电、磁、热等独特属性，在柔性机器人领域具有巨大的应用价值。

“基于液态金属的柔性机器不仅具备可逆可控复杂变形特性，还因液态金属柔性电子而赋予柔性机器多模态感知功能，从而引申出全新的可变形机器概念。”中国农业大学工学院副教授何志祝说。

何志祝介绍，目前，液态金属已经在高性能热管理、柔性电子电路、3D增材制造、柔性可变形机器人、生物医学材料等领域有了变革性的技术应用。

“在液态金属的应用中，美国宇航局或私人航天公司或许对此更感兴趣。”Pu Zhang表示。自2012年在匹兹堡大学攻读博士学位以来，Pu Zhang一直在研究晶格材料，他认为卫星设计者可以将“蜘蛛网”打包成一个小包裹，然后在轨道上作为天线展开使用。此外，将来在月球或火星上建立的液态金属建筑有望占用相较一般建筑材料更少的空间。

Pu Zhang认为，用金属晶格材料建造一艘行星际飞船可能是更有意义的。“如果飞船在月球或火星上着陆时受到某种撞击，可能会坠毁。通常，工程师使用铝或钢来制造缓冲结构，但在人类登月后，金属会吸收能量并变形，导致传统金属无法使用。”

“使用液态金属后，人类可以像对待其他金属一样撞它，它们也会随着加热恢复原形，因此可以反复使用。”Pu Zhang说。

整体看，液态金属柔性机器的研制和产业化推进还处于启动阶段，蕴藏着巨大发展机遇。何志祝表示，由液态金属引发的新一代柔性可控变形单元，有望用于构建各类全新概念的先进机器人技术，在民用乃至国防安全，如可重构天线、可重构飞行器、液态金属外骨骼等方面具有巨大的想象空间。

盛磊补充说，液态金属既可被电场、磁场等外部场驱动，同时也可以进行自驱动运动。因此，液态金属可被灵活驱动的特点在微纳米机器领域有着自己独到的优势，如可以做成携带药物的纳米机器人，精准灭杀生物体内的癌细胞等。

相关论文信息：https://doi.10.1016/j.addma.2020.101117

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