經典科幻電影《終結者》系列中出現的T-1000和T-X型號終結者，可根據環境隨意變形，被子彈打穿后可自動修復，讓人們領略到了液態金屬機器人的魅力。全世界的科學家們正努力探索著液態金屬的奧秘，逐步拉近科幻與現實的距離。而中關村里一個科研小組關于“仿生型自驅動液態金屬軟體動物”的最新發現，又把這一距離拉近了一步。這個科研小組，就是中科院理化所研究員劉靜帶領的清華大學和中科院理化所聯合研究組。今天，小編就為您講講液態金屬與這個小組的那些事兒。

    說起液態金屬，人們自然會想到“水銀”這種在室溫下“像水一樣流動”的金屬。但在科學研究領域，液態金屬目前存在著兩個研究方向，一是泛指非晶合金，常溫下呈固態，并不能“像水一樣流動”，比如傳說中的世界第一款液態金屬智能手機Turing Phone，采用的就是這種非晶合金，外表看起來，跟普通金屬沒什么區別，液態金屬的稱呼其實有點誤導群眾的成分在里面，之所以叫做液態金屬，那是因為這種材料是將某些金屬熔體，以極快的速率急劇冷卻，其內部結構呈高溫下液態時的原子無序狀態，即非結晶狀態。這種結構與玻璃相似，故又稱金屬玻璃。另一個方向，就是中關村這個科研小組的研究方向，他們研制出來的液態金屬，真的能夠在室溫下“像水一樣流動”。據科研小組首席科學家劉靜研究員介紹，他們研究的液態金屬具有三大基本物理特性：一是常溫（200℃以內）常壓下呈液體狀態，二是由無毒穩定的低熔點金屬合金構成（典型者如鎵基合金），三是導電性能好，導熱性能佳。

    據了解，中關村的這個科研小組在液態金屬研究和應用領域做出了四大開創性貢獻。

    貢獻一：全球首創液態金屬芯片冷卻技術，開啟變革傳統超級散熱新途徑。科研小組研制的液態金屬具有優異的換熱能力，熱導率為水的60倍左右。基于此項性能，他們研制出了系列液態金屬CPU散熱器產品，與傳統散熱器產品相比，散熱性能明顯提高，并成功推向市場。而由此發展的散熱技術，在高熱流密度及大功率電子芯片和高強度光電器件等產品中已展示出極大的價值，更為解決國防領域的極端散熱需求提供了新途徑。

    貢獻二：原創性提出液態金屬印刷電子學思想，成功研發出世界首臺液態金屬個人電子電路打印機。在科研小組的實驗室，記者看到，一張透明薄膜放進外觀與普通打印機并無太大差別的機器中，沒多大一會兒，一個復雜薄膜電路版就呈現在眼前。創造這個奇跡的，就是液態金屬個人電子電路打印機。這個打印機最大的與眾不同之處，就是使用的墨水不是油墨，而是液態金屬。這也為個人電路設計帶來了全新機會。為把這項技術服務于大眾，科研小組在中關村主導成立了夢之墨科技有限公司，努力將這一重大科研成果轉化為現實生產力。

    貢獻三：全球首創液態金屬神經連接與修復技術，為應對重大醫療技術挑戰帶來前所未有的觀念性變革。眾所周知，神經網絡遍布于人體全身，因而神經損傷與斷裂在醫學上極為普遍。神經纖維一旦被徹底切斷或破壞，唯一的希望只能是將這些分隔的末梢盡快連通。這是因為，神經信號一旦持續中斷，患者對應的肌肉功能即會隨之減退、萎縮，直至造成永久性的功能缺失乃至截癱。當前，治療周圍神經損傷的“金標準”在于自體神經移植，但卻受到供區神經來源不足、神經結構和尺寸不匹配等限制。因此，尋找合適的神經移植替代物長期以來一直是神經修復領域中的重大挑戰。近年來，顯微外科和納米材料學的發展為斷裂神經修復帶來了新希望，但仍受到諸如導通能力不足，神經功能恢復不暢等制約。科研小組經過實驗，首次證實了以液態金屬作為高傳導性神經信號通路的可行性。他們通過建立牛蛙腓腸肌模型，采用液態金屬連接剪斷的神經組織，借助微弱電刺激試驗探明了液態金屬神經傳導的優勢。結果表明，利用液態金屬連接的神經模型能很好地傳遞刺激信號，與剪斷前的正常神經組織在信號傳導方面具有高度的一致性和保真度，顯著優于傳統的林格氏液。與此同時，由于液態金屬在X射線下具有很強的顯影性，因而在完成神經修復之后很容易通過注射器取出體外，從而避免了復雜的二次手術。這一方法為神經連接與修復開辟了全新方向。

    貢獻四：在世界上首先發現“仿生型自驅動液態金屬軟體動物”，為液態金屬柔性智能機器的研制和應用提供了理論基礎。在科研小組實驗室，出現了這樣一幕：電解液中，直徑約5毫米的液態鎵金屬球，吞食了0.012克鋁之后，能以每秒5厘米的速度前進。而在各種槽道中前行時，可以隨槽道的寬窄自動變形調整，遇到拐彎時停頓下來，略作“思考”后，蜿蜒前行。整個過程宛如科幻影片中的機器人“終結者”。據劉靜研究員介紹：“液態鎵合金和活潑的鋁發生化學反應后，形成內生電場，引起液態金屬表面張力不平衡，從而對易于變形的液態金屬產生強大推力；另一方面，上述電化學反應過程中產生的氫氣也進一步提升了推力。這種雙重作用產生了超常的液態金屬馬達行為。”劉靜表示，由剛體材料制成的運動機器，甚至是自然界中的生命體，通常只能被切割分開，不具備自動融合能力。現在液態金屬可自動組裝、融合并能隨意變形。這種柔性機器對未來智能材料、柔性血管機器人設計，以及流體力學研究都具有重要啟示。