這款機(jī)床神器，瞬間把手動(dòng)除屑變成自動(dòng)操作

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關(guān)于液態(tài)金屬，你的第一印象是什么？可能是體溫計(jì)中流動(dòng)的水銀，高溫鍋爐中沸騰的鐵水，但在科學(xué)家眼中，它是流動(dòng)的軟體生命，是未來(lái)醫(yī)療、制造、新材料等行業(yè)變革的核心材料……

▲電影《終結(jié)者2》片段

看過(guò)《終結(jié)者》系列電影的朋友一定知道T-1000這個(gè)液態(tài)金屬機(jī)器人反派角色，而在今年早些時(shí)候，清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的聯(lián)合研究小組在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊ACSOmega上刊發(fā)了一篇論文，描述了他們發(fā)明的一種全新的可實(shí)現(xiàn)超大尺度膨脹變形的液態(tài)金屬?gòu)?fù)合材料。

這一突破將可編程、可變形液態(tài)金屬柔性智能機(jī)器人研制工作向前推進(jìn)了一大步。以自然界生物進(jìn)化的觀點(diǎn)看，離成為真正的“終結(jié)者”，中國(guó)科學(xué)家們相當(dāng)于已經(jīng)培育出了細(xì)胞。

在介紹這項(xiàng)研究成果之前，我們想提到的是：在液態(tài)金屬研究上，我國(guó)正處于領(lǐng)跑者地位，是中國(guó)向世界輸出原創(chuàng)科研成果的代表。中國(guó)團(tuán)隊(duì)在十分有限的條件下經(jīng)過(guò)近20年持續(xù)不斷的努力，做出的大量研究在國(guó)際上持續(xù)引發(fā)著重大而廣泛的影響，超前優(yōu)勢(shì)十分明顯，還使得液態(tài)金屬研究從冷門(mén)逐漸成為國(guó)際上備受矚目的重大科技熱點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)的液態(tài)金屬研究有多超前呢？

中國(guó)團(tuán)隊(duì)十多年前就提出了液態(tài)金屬冷卻芯片技術(shù)，美國(guó)國(guó)家宇航局（NASA）于2014年將“液態(tài)金屬冷卻”列為未來(lái)前沿技術(shù)，如今液態(tài)金屬研究被譽(yù)為人類(lèi)利用金屬的第二次革命。

回到前文，“一種全新的可實(shí)現(xiàn)超大尺度膨脹變形的液態(tài)金屬?gòu)?fù)合材料”，這是一種怎樣的材料？能實(shí)現(xiàn)哪些應(yīng)用？

這種材料其實(shí)是一種內(nèi)部包含低沸點(diǎn)工質(zhì)的，由液態(tài)金屬和硅膠制成的材料。（液態(tài)金屬并不只是一種，而是種類(lèi)繁多的大家族，通過(guò)不同的金屬和配比，可以獲得不同性能的液態(tài)金屬）研究小組負(fù)責(zé)人、清華大學(xué)劉靜教授表示，這種材料也是我國(guó)在國(guó)際上最早提出的液態(tài)金屬硅膠復(fù)合材料體系的延伸。

這種可以被3D打印成任意形狀的特殊材料，可以擺脫其它剛體支撐物和溶液環(huán)境并得以站立，呈現(xiàn)出超大尺度變形和運(yùn)動(dòng)功能，且全部過(guò)程可逆。通過(guò)嵌入可編程的加熱系統(tǒng)及一些設(shè)計(jì)，研究人員將這種材料制備成了一系列新穎獨(dú)特的概念型功能物和柔性機(jī)器架構(gòu)：

▲可進(jìn)行熱響應(yīng)而自由變形的軟體章魚(yú)

▲可以溫控定向蠕動(dòng)的軟體動(dòng)物

▲可以抓取重物的柔性抓手

甚至可以模擬整個(gè)人形或動(dòng)物形狀或其局部臉型變化，當(dāng)這種材料負(fù)載酒精的液滴，能夠快速變化體積，膨脹程度可以超過(guò)其原始高度的11倍。

▲制造過(guò)程和轉(zhuǎn)化行為

長(zhǎng)久以來(lái)，研發(fā)可在不同形態(tài)之間自由轉(zhuǎn)換，以執(zhí)行常規(guī)技術(shù)難以完成的更為特殊高級(jí)任務(wù)的變形軟體機(jī)器人，是全球科學(xué)界與工程界的夢(mèng)想。而這種既具有金屬的導(dǎo)電導(dǎo)熱性， 又具有液體流動(dòng)性的特殊材料，尤其適合制備無(wú)線控制的軟體機(jī)器人。更重要的是，該研究團(tuán)隊(duì)還通過(guò)理論分析得出了熱驅(qū)動(dòng)變形的影響因素以及最適宜的材料的比例。

▲響應(yīng)不同加熱方法的LMC擴(kuò)展

▲不同類(lèi)型的軟體機(jī)器人演示

液態(tài)金屬距離可制造出像《終結(jié)者》中根據(jù)環(huán)境可隨意變形的機(jī)器人，還有很長(zhǎng)的一段路要走�，F(xiàn)在雖然培育出了“細(xì)胞”，要使之成為完整的仿生物體軟體機(jī)器人，還需要生長(zhǎng)出肌肉、神經(jīng)、骨骼等組織，但它的成功研究已經(jīng)開(kāi)啟了很多想象的空間。

因此，液態(tài)金屬的空間應(yīng)用遠(yuǎn)不止軟體機(jī)器人方面。作為一大類(lèi)新興功能物質(zhì)和材料，液態(tài)金屬正被快速推進(jìn)到生物醫(yī)療健康、芯片冷卻、能量捕獲、印刷電子及3D打印等高新科技領(lǐng)域，帶來(lái)顛覆性變革的同時(shí)催生出一系列戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

（來(lái)源jiajuxia）

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liuchang-zhiyun

現(xiàn)在工業(yè)常用材料哪個(gè)敢用液體金屬？

陳小困

這個(gè)和我小時(shí)候烤糍粑一個(gè)原理？

未來(lái)第一站

陳小困 發(fā)表于 2019-3-18 14:48
這個(gè)和我小時(shí)候烤糍粑一個(gè)原理？

哈哈。
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