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“未可預(yù)見”的魅力

“科學(xué)研究過程中總是蘊藏著一些未可預(yù)見的發(fā)現(xiàn)，讓人始終感覺到科學(xué)探索的巨大魅力。”劉靜說。事實上，此次的發(fā)現(xiàn)并非“刻意為之”，而是源于另一項試驗中不期而至的偶然所得。

由于液態(tài)金屬鎵合金具有無毒性、強(qiáng)導(dǎo)電性能以及穩(wěn)定性好等特點，不容易與體液以及周圍器官組織發(fā)生反應(yīng)，劉靜希望嘗試用它連接并修復(fù)受損的神經(jīng)。

然而，當(dāng)小組成員張潔等人在測試由液態(tài)金屬連通的牛蛙坐骨神經(jīng)的電傳導(dǎo)特性時，不經(jīng)意間發(fā)現(xiàn)周圍散落的液態(tài)金屬微小液滴上出現(xiàn)了令人匪夷所思的自旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這讓劉靜產(chǎn)生了一個想法：是否可能通過電場控制實現(xiàn)液態(tài)金屬在各種形態(tài)和運動模式之間的轉(zhuǎn)換與變形？

實驗結(jié)果無疑是令人驚喜的。研究組揭開了一個又一個以往從未被認(rèn)識到的液態(tài)金屬物理圖景，同時開啟了嶄新的應(yīng)用前景，使人們向夢寐以求的柔性機(jī)器人設(shè)計和制造邁出了關(guān)鍵性的一步，甚至有望在技術(shù)層面讓液體金屬“終結(jié)者”成真。

“如果把電子編程看作是神經(jīng)調(diào)控，液態(tài)金屬看作‘細(xì)胞’功能執(zhí)行單元，通過電子芯片進(jìn)行編程并結(jié)合一定的材料技術(shù)，就可以讓液態(tài)金屬實現(xiàn)可控的變形和組裝集成，并實現(xiàn)傳統(tǒng)型剛性和硬質(zhì)機(jī)器人無法做到的無縫連接?！眲㈧o說。

提供豐富研究空間

液態(tài)金屬擁有許多常規(guī)材料不易具備的屬性，蘊藏著諸多以往從未被認(rèn)識的新奇物理特性，為若干科學(xué)與技術(shù)探索提供了豐富的研究空間。

今年3月初，一組來自澳大利亞的科學(xué)家們也在《美國科學(xué)院院刊》(PNAS)上報道了利用電控下浸沒于NaOH溶液中的液態(tài)金屬微球的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)來驅(qū)動流體的工作，同樣引起較大反響，這些工作均展示出液態(tài)金屬技術(shù)的獨特魅力。

未來相關(guān)研究有望在民用、醫(yī)療、科學(xué)探索等多個領(lǐng)域一展身手。比如，在救災(zāi)中，柔性機(jī)器人可以穿過狹小的空隙再恢復(fù)原形并繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)；在醫(yī)療中，可研制沿血管包括人體自然腔道運動的柔性機(jī)器人。甚至，在外太空探索中的微重力或無重力環(huán)境下，也可發(fā)展對應(yīng)的機(jī)器來執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)。

在劉靜看來，好的創(chuàng)新不能總在前人開辟的領(lǐng)域進(jìn)行修修補補，最好能真正開辟一個科學(xué)領(lǐng)域。

“這是一個異常重要的領(lǐng)域，一定會逐漸被世界所認(rèn)知。”劉靜說，今后，研究小組還將繼續(xù)圍繞可變形機(jī)器這一重大基礎(chǔ)前沿和戰(zhàn)略需求，融合液態(tài)金屬材料、生物學(xué)、機(jī)器人、流體力學(xué)、電子、傳感器以及計算機(jī)等學(xué)科的知識，系統(tǒng)發(fā)展可變形室溫液態(tài)金屬機(jī)器的理論與技術(shù)體系，全面揭示室溫液態(tài)金屬超常的構(gòu)象轉(zhuǎn)換、變形與運動機(jī)理及調(diào)控方法，以期為未來研發(fā)尖端柔性機(jī)器并開辟全新應(yīng)用創(chuàng)造條件，最終促成可變形機(jī)器從理論到應(yīng)用技術(shù)上的全面突破。