机器人不坏金身的“终结者”——液态金属控制技术

2020-12-28 09:18

《终结者》中的液态机器人T-1000至今让人印象深刻，其随意的变形与还原，“练就”了机器人不坏金身，那么它是如何做到的？这就是今天要给大家介绍的液态金属控制技术。

所谓液态金属控制技术，其核心就是通过控制驱动电磁场外部环境，对液态金属材料进行外观特征、运动状态的准确控制。

《不同构象之间的液态金属多变形性》论文，揭示出室温液态金属具有可在不同形态和运动模式之间转换的普适变形能力。比如，浸没于水中的液态金属对象可在低电压作用下呈现出大尺度变形、自旋、定向运动，乃至发生液球之间的自动融合、断裂-再合并等行为，且不受液态金属对象大小的限制；较为独特的是，一块很大的金属液膜可在数秒内即收缩为单颗金属液球，变形过程十分快速，而表面积改变幅度可高达上千倍；此外，在外电场作用下，大量彼此分离的金属液球可发生相互粘连及合并，直至融合成单一的液态金属球；依据于电场控制，液态金属极易实现高速的自旋运动，并在周围水体中诱发出同样处于快速旋转状态下的漩涡对；若适当调整电极和流道，还可将液态金属的运动方式转为单一的快速定向移动。

2015年3月，中科院与清华宣布，他们已联合研制出世界首台自主运动可变形液态金属机器，研究揭示，置于电解液中的镓基液态合金可通过“摄入”铝作为食物或燃料提供能量，实现高速、高效的长时运转，一小片铝即可驱动直径约5 mm的液态金属球实现长达1个多小时的持续运动，速度高达5cm/s。

液态金属机器一系列非同寻常的习性接近于一些自然界简单的软体生物，如能“吃”食物（燃料）、自主运动、可变形、具备一定代谢功能（化学反应）等，被研究者们将其命名为液态金属软体动物。

2017年10月，英国萨塞克斯大学和斯旺西大学的科学家也找到了一种办法，通过电场让液态金属变身为各种二维形状，如字母和心形等。研究人员表示，最新成果有望在智能电子设备、软体机器人以及柔性显示屏等领域大显身手。

在该项研究中，科学家使用液态金属氢氧化镓作为主要材料，利用编程来控制电极电流的方向，当液体金属的表面张力改变时，液体也会同时变得容易流动，借此让电极带动液体移动。

不过目前所有的液态金属控制技术仍处于非常初级的研究阶段，未来会符合发展，仍有待进一步验证及理论突破。