如果液態金屬能被自由操控,《終結者》裡的T-1000機器人會不會成真?
變幻各種形態,被子彈打中或者融化後,又可以重新復原,現實生活中,液態金屬真的能做到嗎?
最近,由蘇州大學李相鵬、孫立寧教授帶領的研究團隊聯合伯明翰大學唐詩楊教授、國家國防科技創新研究院、中國科技大學張世武教授等研究團隊在美國著名期刊 Advanced Science 發表了一篇名為"Superelongation of Liquid Metal"(《液態金屬超級拉伸》)的SCI論文,影響因子高達16.806!
這項研究使液態金屬距離實現《終結者》更近了一步。
團隊提出的液態金屬(LM)-鐵顆粒(Fe)混合物首次實現了前所未有的電化學超伸長,能夠達到其原始體長的數十倍,並可以自由操縱。由此製作的應變感測器還可以檢測人類手指的運動。
▍首次提出LM-Fe氧化殼,精確操控液態金屬
作為金屬界的“奇葩”,液態金屬天生就具有可變形效能。
但目前卻很少用於柔性或可拉伸器件中作為微電路電極,這是因為它們的表面張力太高而難以在固態表面上鋪展,從而難以進行圖案化。
理論上說,只要將表面張力降低,就能讓液態金屬無線伸長。然而,電化學氧化是高度動態的,加上Marangoni 不穩定性,很難直接使用電化學方法來精確穩定地操縱其形態。
為解決該問題,研究團隊首次提出將鎵基液態金屬與鐵顆粒混合,作為真正的裸-液態金屬的氧化外殼,表面形成的穩定氧化物可以提高材料的變形能力,並顯著降低表面張力。
LM-Fe 混合物的製作過程也很簡單,室溫下15分鐘即可完成,並且該混合物殼可以重複使用。
左端連線到陽極的石墨電極,右端是陰極銅線,再施加8V電壓,就可輕鬆操縱液態金屬啦:
來看看它的操縱與伸長效能,輕鬆透過細小通道:
透過螺旋通道:
透過雪花形狀的模具:
除了二維表面,LM-Fe液態金屬還可以上斜坡:
▍液態金屬應變感測器
研究團隊將LM-Fe混合物封裝在彈性體內製成電阻器,以進一步增強拉伸性,再插入的兩根銅線,製作可穿戴感測器。
感測器在彎曲角度和電阻變化之間表現出極好的線性關係,將感測器連線到人的手指上,可以測量手指關節以不同角度彎曲時的相對電阻變化:
研究團隊還是用商業機械臂對LM-Fe感測器進行約 350個迴圈的長期迴圈彎曲實驗,在這個過程中,感測器的電阻變化基本穩定,整個實驗過程中電阻變化小於0.2%。
事實上,應變感測器只是液態金屬的應用方向之一,這種神奇材料正在快速推進到生物醫療、晶片冷卻、能量捕捉、印刷電子及3D列印等領域,而LM-Fe混合物讓液態金屬首次實現了數十倍的電化學超伸長,為進一步探索液態金屬的創新功能和柔性結構提供動力。
論文連結:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202105289