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清华团队研发出新型材料,变形机器人有望成真

记者 |佘晓晨

在电影《终结者2》里,变形机器人“T-1000”拥有自我修复的能力,在受到撞击后,可以像液体一般恢复原状。而现在,我们离这种科幻式的想象更近一步了。

近日,清华大学医学院生物医学工程系的刘静教授团队研发出一种新型材料,首次提出“轻质液态金属物质”这一概念。据外媒报道,研究人员希望将这种极轻的材料用于构造轻质的外骨骼,以及《终结者》中的变形机器人。

清华团队研发出新型材料,变形机器人有望成真

图片来源:《终结者2》剧照

所谓“液态金属”,指的是指一种不定型金属,因其不定型的液体形态而具有极佳的电学性能和热力学性能。由于高导电性和柔韧性,液态金属在可穿戴设备和软性机器人的开发中非常重要。

但在现实情况中,这种金属的高密度成了最大的难题:密度较高,就会给制造出的产品增加额外重量,也损害了产品使用的灵活性。为了解决这个问题,刘静团队研发出这种轻质液态金属,最大特点就是密度极低,同时可以漂浮在水上。

上个月,《先进功能材料》杂志刊登了这一项目的相关论文。论文显示,这种非常规超轻材料被简称为“GB-eGaln”,由复合材料镓铟合金和空心的玻璃微珠混合而成。为了让材料能够漂浮起来,研究团队使用了一种空心的玻璃微珠,把它们搅拌到镓铟合金中,将材料的密度从每立方厘米6.2g降低至0.5g。

这种方法的原理是:在搅拌玻璃微珠的过程中,氧气与液态金属结合,有助于让这些微珠保持悬浮状态。

清华团队研发出新型材料,变形机器人有望成真

图片来源:公开论文

研究团队还称,虽然这种液态金属材料密度极低,它仍然可以在调节温度的情况下保持出色的整体性、导电性和刚度变化。

此外,这种材料有足够的强度,可以被折叠达八次。我们也可以把材料用力压成某种形状,构筑立体的结构。与此同时,材料本来的性能并不会被明显影响。

事实上,软体机器人的驱动方式主要就是取决于所使用的智能材料。传统的软体机器人很难进行自由变形,液态金属材料则兼具流动性和金属的导电导热性,更加适用于软性机器人的制造。

在一些特殊的情况下,如果机器人能够任意改变自己的形状,就可以适应不同的物理环境,更好地进行工作。例如在救援行动中,软性机器人可以根据需要进行变形,穿过一些门缝等结构,之后再恢复原状。

此前,在2018 年,刘静团队就创造出了一种基于液态金属的新型柔性多功能材料,可以快速膨胀。研究人员表示,在不久的将来,他们希望用此次研发出的材料制造多种先进的软性机器人和水下设备。

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