澳洲研究人员创造液态金属心跳

澳洲研究人员创造液态金属心跳

伍伦贡大学研究员(从左至右)Zhenwei Yu, Xiaolin Wang, David Cort

在一项突破性的发现中,澳大利亚伍伦贡大学(UOW)的研究人员在液态金属中创造了一种“心跳”效应,使金属以象跳动的心脏一样有节奏地脉动。

他们的研究结果发表在7月11日出版的“ 物理评论快报”上 ,这是世界上最重要的基础物理研究期刊。

研究人员通过电化学刺激一滴液态镓产生心跳效应,使其以规律和可预测的方式振荡。 镓(Ga)是一种柔软的银色金属,熔点低,在温度高于29.7℃时变为液体。

该发现有望在人造肌肉,软机器人和基于流体的定时器和致动器的微流体电路中发挥作用。

Xiaolin Wang教授说:“通过设计一个特殊的电极并对液态金属液滴施加电压,我们能够使金属像心跳一样移动。”他是未来低能耗电子技术卓越中心(FLEET)的节点负责人,同时领导澳大利亚创新材料研究所UOW超导和电子材料研究所的研究团队。

虽然先前在液态汞中产生了类似的心跳效应,但这会产生不稳定的运动,难以停止或控制。 汞还具有高毒性的附加缺点。

相反,液态镓是无毒的,并且能够产生规律的运动(频率范围为30-100次/分钟,取决于重力的影响和液滴的大小),使其可能具有更大的用途。

Wang教授表示,他的研究部分受到科幻小说的启发,包括詹姆斯卡梅隆导演的电影“ 终结者2:审判日 ”中的变形液态金属“T-1000”机器人。

他说:“科幻小说是一个尚未被发现的科学事实。当我看到科幻小说中时,我想到我们如何在现实生活中创造这种功能。不用担心,我不想创建终结者机器人,但液体机器人的功能在现实世界中很有用,所以我想发现液态金属的更多功能。来自终结者2的液体机器人有两个功能。一个是改变它的形状然后恢复它。第二个是从较软状态变为更硬状态,液体机器人伸出手臂并把它变成了一把剑,它从软金属转变为硬金属。这两个功能已被实现。中国的一个团体和美国的一个团体实现了第一个功能,改变金属形状然后恢复它,我在UOW的研究小组实现了第二个功能,即从软态过渡通过施加电压到硬状态 。我们还开发了一种方法,可以立即形成任何图案 ,包括在液态金属上书写而不接触它。我最初的想法是找到一种方法来重现我们实验室中的”麦田怪圈“效果。现在我们已经创造了一种液态金属功能,甚至詹姆斯卡梅隆都无法想象:金属可以像一颗跳动的心脏一样移动。”

虽然该研究侧重于突破的基本物理学 ,了解液态镓的行为方式和原因,而非应用,但Wang教授表示,这项研究有许多潜在的用途。

他说:“用软材料制造的设备有很多应用,软机器人是我们的未来。为了开发软机器人,我们需要一种能够驱动软组织移动的动力,所以我们很自然地会想到软机器人的软心。在许多生物系统中,在人类和动物中,心脏是驱动一切的器官。所以金属心跳可以用作泵,作为通过通道输送液体的驱动力。”


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