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液态金属机器人吃喝拉撒还会拥抱

发布时间: 2015-3-31 下午4:46

作者: ZHoo

等级: 遁门入道

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液态金属“吞食”少量物质后可以机器形态高速运动。可变形液态金属机器习性接近简单软体生物。


3D打印的清华大学英文缩写,每个字母约1平方厘米。


3D打印的三角形结构,边长1厘米。


   近日,由我国科学家领衔的科研团队将三项研究成果分别发表在国际一流科研期刊《自然》《先进材料》《先进功能材料》上。

   一提到科技,人们头脑中呈现的场景通常是白大褂、显微镜、试管试液、瓶瓶罐罐以及距离日常生活遥远而冰冷的实验室。事实上,很多前沿的科研探索,越来越关注人类生活的实际需要、精神享受与审美快感,传达着这一信号:原来,科技也可以很浪漫。

   液态金属机器——你可远程触摸到的恋人

   看过美国科幻电影《终结者》的观众,一定对影片中的液态金属机器人印象深刻:它可以根据环境随意变形,受到攻击后还能像液体一样重新恢复原貌。中科院理化技术研究所和清华大学医学院联合研究小组的一项最新成果,也许在不久的将来能让这种机器人在现实中出现。

   记者27日从中科院获悉,该研究小组在世界上首次发现了一种独特的现象和机制,即液态金属可在“吞食”少量物质后,以可变形机器形态长时间高速运动,实现了无需外部电力的自主运动。这为研制液态金属机器人等奠定了理论和技术基础。研究成果发表在期刊《先进材料》上。

   在清华大学教授刘静的实验室中,出现了这样一幕:电解液中,一张薄膜瞬间变为直径约5毫米的液态镓金属球,并在吞“食”0.012克铝后,以每秒5厘米的速度移动,且其形态可以随槽道的宽窄自动变形调整,蜿蜒前行,整个过程宛如科幻影片中的液态金属机器人“终结者”。

   它的神奇之处在于:“吃”食物、自主运动、能变形、能“代谢”、易无缝组合、运动方向可控……

   由于智能材料可柔性好、自驱动、能变形,在传感器的帮助下,可以读取并模拟远方活体行为信息,实现“远程握手”“远程拥抱”等应用场景。这意味着两个天各一方的人,可以通过科技触及对方,世上不再有“触不到的恋人”。

   目前,实验室根据上述原理已能制成不同大小的液态金属机器,尺度从数十微米到数厘米,且可在不同电解液环境如碱性、酸性乃至中性溶液中运动。

   专家表示,做出能在不同形态之间自由转换的可变形柔性机器,以执行常规技术难以完成的特殊任务,是科学界与工程界长久以来的梦想。自驱动液态金属机器的问世为未来发展高级的柔性智能机器人技术开辟了全新途径,将显著加快柔性智能机器的研制进程。

   由于“仿生物”液态金属机器人可以实现不同形态之间的自由转换,以执行高难度的特殊任务,因此可以在未来广泛应用于军事、医疗与科学探索等多种领域的多元场景。

   到那时,比萌物“大白”更贴心的“仿生物”液态金属机器人不仅可以扮演柔性执行器、穿过门缝找到你,还可以模拟远在天边的亲友来与你握手、拥抱。

   3D打印器官——让你的生命更长久

   人们惯常接受的知识是,人类的器官会慢慢退化、衰竭。然而,如今科技告诉你,由器官损伤或衰竭导致的寿命“天花板”被突破,生命体器官可以借助3D打印替代“原装”器官。

   由清华大学化学系刘冬生课题组参与研发的DNA水凝胶材料成功应用于活细胞的3D打印,并可以做到秒级成型,被业界称为“一种非常有前景的打印三维组织和人工器官的材料”。

   这种材料得以应用于活体器官打印的优势在于什么?研究员刘冬生解释说,此新型水凝胶材料能够同时满足多项活细胞3D打印的需求:秒级成型;条件温和,过程完全在生理条件下完成,不涉及化学反应以及能够对细胞造成伤害的外界刺激;强度、通透性好,打印出来的产品不变形、不易被软化,可以保证细胞营养物质的输送;具有较强的触变性和自修复性能,在细胞生长的同时可以不断改变自身的结构。更重要的是,它可根据需要迅速分解不残留,最终使打印出的活体器官实现成功移植。

   国外科学家对此评论,此凝胶可以通过多层打印实现厘米级结构的构建,具有足够好的强度以维持其形状,避免塌缩或溶胀,且使共同打印的活细胞保持活性。

   未来,越来越多的人体器官可以被打印成型。由此我们可以大胆想象:借助3D打印器官,未来人们的生命可以被延长。

   穿戴技术——随时感知亲人的一举一动

   在异乡的你,面对一天天老去的父母,是否常有一种想见不能见的伤痛?

   如今,“可穿戴技术”可以通过生物体监控,让你随时感知远方亲朋的一举一动,堪称“异乡人的福音”。

   这种穿戴技术究竟有多神奇?不论你身在何方,爸妈夜间睡眠时体温如何、早晨有没有外出晨跑、白天的脉搏如何等生物体信息都可以为你掌握。

   当然,如果你是一名小学生,恐怕不得不以“牺牲自由”为代价,因为一旦穿戴这种设备,你的一举一动就会被父母尽收眼底。


   据介绍,可穿戴设备是一种可以安装在人、动物和物品上,并能感知、传递和处理生物体生理信号的计算设备,柔性传感器是可穿戴设备的关键基础部件。近日,北京科技大学的张跃教授课题组发现,通过一根铅笔和一张普通的纸,就能很快在生物体表面“画”出一个柔性传感器。

   他们的方法是将一根碳素铅笔在普通的纸上固定一个方向涂擦几次,形成一条连续的笔迹,通过连接电极输出信号,即可轻松获得可穿戴传感器。将其黏附于关节处,便可监控显示身体的运动。该器件具有很高的灵敏度,能够快速响应,同时还能大大降低可穿戴设备的成本。这不仅能实现器件的高效节能环保,更重要的是能够广泛应用于人体运动学、结构安全监测、智能家居等领域。从此,身居远方的你,还会为不能随时得知亲人健康状况而忧虑吗?
   “创意经济时代,科技的空间越来越大,与我们的刻板印象不同的,它本身也有生命,有用、有趣、富有魔力。”科学家刘静说。
   标签: 液态机器人
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