不斷取得突破

 

　　就在國外的科學(xué)家開始關(guān)注這一領(lǐng)域，并注重于液態(tài)金屬的研究時，今年3月，劉靜再度帶給世人以震驚，彰顯了中國科學(xué)家的原創(chuàng)科研能力———他和他的團(tuán)隊發(fā)表了《仿生型自驅(qū)動液態(tài)金屬軟體動物》的論文。隨后，論文迅速被數(shù)十個科學(xué)雜志或?qū)I(yè)網(wǎng)站報道，引起不小的國際反響。

 

　　應(yīng)該說，世界首臺自主運(yùn)動的可變形液態(tài)金屬機(jī)器的問世也尤其偶然。這種完全不依靠外界電場就能實現(xiàn)自由運(yùn)動，可以說比之前的成果實現(xiàn)了一大跨越。

 

　　在外電施加壓力的試驗中，鎵基液態(tài)金屬表面會生成氧化膜。去除氧化膜有3種辦法，用酸或堿溶液溶解氧化物，或者采用加電將氧化物還原處理。當(dāng)時，按照實驗室的推進(jìn)計劃，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系博士生張潔和同學(xué)需要在中性溶液環(huán)境中進(jìn)行實驗，所以就只考慮加電還原去除氧化層。此時張潔犯了個懶。

 

　　張潔看到桌子上有鋁箔紙，“我心想鋁比較活潑，跟液態(tài)金屬接觸的話，理論上可以直接讓液態(tài)金屬表面發(fā)生還原反應(yīng)去除氧化層。”張潔試著撕下一片鋁箔紙，讓它與液態(tài)金屬接觸，沒想到過了一陣，鋁與液態(tài)金屬接觸處開始冒出大量氣泡，液態(tài)金屬竟然自己跑了起來。

 

　　原來，依靠進(jìn)食鋁，這種液態(tài)金屬球就可以實現(xiàn)自由運(yùn)動。劉靜經(jīng)過后續(xù)的大量試驗發(fā)現(xiàn)，一小片鋁即可驅(qū)動直徑約5毫米的液態(tài)金屬球?qū)崿F(xiàn)長達(dá)1個多小時的持續(xù)運(yùn)動，每秒速度高達(dá)5厘米。這種柔性機(jī)器既可在自由空間運(yùn)動，又能于各種結(jié)構(gòu)槽道中蜿蜒前行。令人驚訝的是，它還可隨沿程槽道的寬窄自行作出變形調(diào)整，遇到拐彎時則有所停頓，如同生命體在思考一樣，隨后繼續(xù)行進(jìn)，甚至可以“擠”過狹小的縫隙。

 

　　科研人員認(rèn)為，這種液態(tài)金屬機(jī)器的習(xí)性已相當(dāng)接近自然界一些簡單的軟體生物（比如草履蟲），因為它能“吃”食物（燃料），可以自主運(yùn)動，還可以變形，具備一定代謝功能（化學(xué)反應(yīng)），因此將其命名為“液態(tài)金屬軟體動物”。

 

　　這種液態(tài)金屬機(jī)器完全擺脫了龐雜的外部電力系統(tǒng)，從而向研制自主獨立的柔性機(jī)器邁出了關(guān)鍵的一步。

 

　　也正因此，這一發(fā)現(xiàn)獲得國際業(yè)界的高度評價，許多國際知名雜志和專業(yè)網(wǎng)站發(fā)表評論稱：“真實的終結(jié)者1000液態(tài)金屬馬達(dá)誕生了，而且他們由中國制造。”

 

　　“在液態(tài)金屬研究方面，中國已經(jīng)走在世界的前列。”劉靜這樣表示。

 

　　廣泛的應(yīng)用前途

 

　　在自然界，實現(xiàn)能在不同形態(tài)之間自由轉(zhuǎn)換的可變形柔性機(jī)器，是科學(xué)界與工程界長久以來的夢想。在生物醫(yī)用、科學(xué)探索乃至國防安全中，液態(tài)金屬機(jī)器都極具重大理論意義和應(yīng)用前景。

 

　　目前，劉靜小組已經(jīng)設(shè)計出無須外界電力的液態(tài)金屬泵，通過將其限定于閥座內(nèi)，可達(dá)到自行旋轉(zhuǎn)并泵送流體的目的，據(jù)此可快速制造出大量微泵，滿足諸如藥液、陣列式微流體芯片散熱器中流體的輸運(yùn)等，成本極低。

 

　　過去，腸胃病患者做胃鏡非常痛苦，有些醫(yī)院現(xiàn)在應(yīng)用膠囊鏡減輕患者的痛苦，而納米級的金屬材料將走得更遠(yuǎn)；再如，微型的液態(tài)金屬機(jī)器人還能深入患者的毛細(xì)血管，作為清除血栓的清道夫。