中國(guó)研究液態(tài)金屬機(jī)器人已有十幾年 領(lǐng)先他國(guó)

經(jīng)典科幻電影《終結(jié)者2》里的“T-1000”液態(tài)金屬機(jī)器人的變形能力令人印象深刻。近日，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所和清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合研究小組在世界上率先發(fā)現(xiàn)，液態(tài)金屬可在“吞食”少量物質(zhì)后以可變形機(jī)器形態(tài)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)需外部電力的自主運(yùn)動(dòng)，從而為研制實(shí)用化智能馬達(dá)、血管機(jī)器人、流體泵送系統(tǒng)、柔性執(zhí)行器乃至更為復(fù)雜的液態(tài)金屬機(jī)器人奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。那么，這項(xiàng)技術(shù)到底有多“炫酷”？

帶著這個(gè)問(wèn)題，《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者專訪了該項(xiàng)目帶頭人、中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員劉靜。劉靜介紹說(shuō)，柔性機(jī)器、可變形機(jī)器在材料學(xué)和機(jī)器學(xué)中是一個(gè)非常重要的領(lǐng)域，而柔性正是液態(tài)金屬特有的行為。課題組在一兩年前發(fā)現(xiàn)利用電可以控制液態(tài)金屬的變形和運(yùn)動(dòng)，也就是“電驅(qū)動(dòng)”，而如今在此技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了“自驅(qū)動(dòng)”。另一個(gè)有意思的地方是“液態(tài)金屬機(jī)器”在運(yùn)動(dòng)中遇到拐彎時(shí)會(huì)有停頓，好似略作思索后繼續(xù)行進(jìn);在遇到比“身體”小一點(diǎn)的縫隙時(shí)，甚至?xí)皵D過(guò)去”。因此自驅(qū)動(dòng)、柔性、可變性是這項(xiàng)技術(shù)的三大特點(diǎn)。

劉靜介紹說(shuō)，科學(xué)家此前發(fā)現(xiàn)“液態(tài)金屬機(jī)器”的“電驅(qū)動(dòng)”現(xiàn)象，即電荷會(huì)改變液態(tài)金屬的表面張力，在內(nèi)部形成旋轉(zhuǎn)，因此控制電荷運(yùn)動(dòng)，就能像車輪一樣驅(qū)動(dòng)“液態(tài)金屬機(jī)器”往前走。而最新研究發(fā)現(xiàn)“液態(tài)金屬機(jī)器”會(huì)“吞食”鋁片作為產(chǎn)生電荷的“燃料”。他解釋說(shuō)，剛開始“液態(tài)金屬機(jī)器”并沒(méi)有外部動(dòng)力，等“吞食”鋁片后(也可以理解為腐蝕)，在電解液里形成原電池反應(yīng)，就能自行運(yùn)動(dòng)了。如果運(yùn)動(dòng)路線上還有一些鋁片，那么“液態(tài)金屬機(jī)器”走到那里也能順路“吞食”掉。它的運(yùn)動(dòng)速度并不慢，可以達(dá)到每秒5厘米，而且行動(dòng)距離相當(dāng)遠(yuǎn)，在容器中可以走一個(gè)多小時(shí)。

不過(guò)與電影中的“T-1000”相比，“液態(tài)金屬機(jī)器”也存在一些距離。劉靜透露，除了體積不同外，最大的區(qū)別是還沒(méi)那么智能。但相關(guān)研究對(duì)未來(lái)這種“可重構(gòu)的機(jī)器”打開了一條新思路。比如它的速度現(xiàn)在已達(dá)到每秒幾厘米，比最初快了好幾倍，以后可能會(huì)更快。未來(lái)還可以跟其他材料結(jié)合在一起，給“液態(tài)金屬機(jī)器”穿上“鎧甲”，通過(guò)電控等手段，讓它掌握“握手”等新技能。這比傳統(tǒng)的“剛性機(jī)器人”更靈活。劉靜表示，中國(guó)首次在世界上發(fā)現(xiàn)自驅(qū)動(dòng)的柔性機(jī)器人，當(dāng)年首先發(fā)現(xiàn)可“電控”的也是我們，其他國(guó)家的研究落后于中國(guó)。液態(tài)金屬這一領(lǐng)域，之前被很多國(guó)家忽略了，而我們?cè)诔掷m(xù)研究，所以這個(gè)課題中國(guó)已積累了十幾年，而其他國(guó)家近幾年才剛剛起步。他表示，我們歡迎全世界的科學(xué)家和工程師一起研究，“液態(tài)金屬機(jī)器”未來(lái)可能會(huì)掌握高度智能的類生物體行為，液態(tài)金屬機(jī)器人也有可能成為現(xiàn)實(shí)。