探测和检测机器人
作者      能自我修复的液态金属机器人离我们有多远?
发布时间 : 2014-10-16 上午9:21
提问者 : Yufy

  看过电影《终结者2》的观众一定会对里面的一种机器人记忆犹新,它由液态金属制成,被qiang打穿之后能迅速自我修复,让攻击者束手无策。

  近日,美国北卡罗来纳州立大学的一个科研团队,研发出一种可进行自我修复的液态金属。研究人员称,该突破有助于建造更好的自我修复结构,甚至有一天可以用来制造类似《终结者2》中的机器人。那么,制造这种可自我修复的液态金属机器人的梦想究竟离我们有多远呢?




  新研制的液态金属具有自我修复特性

  这次美国科学家研发出的液态金属是镓元素和铟元素组成的一种合金。它的特点在于,在不受外力的情况下,被放在平坦桌面上时会保持一个几乎完美的圆球状。当通过少量电流刺激后,这种液态金属会在桌面上伸展,如果改变电流方向,液态金属就会重新成为圆球状。对于研发人员来说,他们此次最大的成就在于这种液态金属的自我修复特性,他们预见,一旦技术成熟,“可以利用这种技术控制液态金属的活动,从而改变天线形状,连接或断开电路等。”

  说到液态金属,一般人马上联想到的是汞。事实上,除了汞,液态金属家族还有很多成员。

  果壳网成员、金属材料学在读博士生“毛骡”介绍,在材料学领域,液态金属是指熔点在室温以下的金属,比如汞、镓这类元素,还有一些合金物质,比如典型的钾钠合金,在室温下也多会呈现为液态。

  “相比固态金属,液态金属的优势显而易见—它们有极好的流动性、易变形,导热性能也很好,可以用作散热。”“毛骡”说。在实际应用中,液态金属不仅为电脑服务器运行过热的问题提供了解决之道,帮助服务器散热,而且还有其他用途。“毛骡”举例说,因为钾钠合金的优越性能,美国航空航天局将其用于火箭点火。

  智能手机使用的是真正的液态金属吗

  之前有报道称,一些智能手机中也使用了液态金属。“毛骡”说:“一般商业上的液态金属和材料科学领域的液态金属是两个概念。智能手机使用的并不是材料科学领域的液态金属,而是一种复杂成分的合金,只是它的检测结果与另一种材料,即金属非晶体材料相近。”诸如智能手机中的金属非晶体材料,之所以也被人冠以液态金属的头衔,是因为其原子排列状态与液态接近。

  “毛骡”进一步解释道,正因为金属非晶体材料内部原子排列混乱,所以原本的一些金属特性也随之减弱或消失,“比如,变形能力、导热性、导电性都不同程度地削弱甚至接近消失,使之成为介于玻璃和金属之间的一种材料。它有较好的韧性,又有适宜的硬度,像玻璃一样坚硬却不会像玻璃那样易碎,在反复弯折后仍保持完整的结构。”

  在实际应用方面,已经发现的大多数金属非晶体材料,要么成本极高,要么制造难度极大,所以在实际应用中仅限于军工、航天领域,或者奢侈品行业的细小零部件,如手表的齿轮等。大规模工业应用仅有我国生产的非晶态铁合金。这种合金成本低廉,并以其优越的性能正逐步取代传统硅钢片,成为变压器电芯的主流材料。

  液态金属有望解决神经修复的难题

  随着液态金属相关研究的深入,人们开始设想,有朝一日科学家能研制出像电影《终结者2》中那样的可自我修复、随意变形的液态金属机器人。一旦这样的技术得以运用,其对人类活动所作出的贡献,将远远超过现有的机器人。

  有人设想,这种机器人可以被应用于抗震救灾。它可以根据需要变形,以穿过狭小的通道、门缝乃至建筑物中的空隙,之后再重新恢复原形并继续执行任务。还有人说,在医学领域中,可以研制沿血管以及胃肠道运动的机器人,代替目前许多复杂的医疗检查项目。“液态金属机器人离我们是无限遥远的。”“毛骡”说,目前美国科学家研制的这种液态合金,尽管也具有“自我修复”能力,但仅仅是靠电力约束成简单的几何体而已。“就算能将液体金属约束成型,变为机器人,我们还需要解决供能的问题。那种可变形的液体电池,目前连理论假设都没有。就目前看来,人类对超光速旅行的研究都比液态金属机器人的研究进度要领先一些。”“毛骡”补充道。
  虽然距离液态金属机器人的构想实现还遥遥无期,但如今科学家发现液态金属的其他一些功用。前段时间,中科院理化技术所与清华大学联合研究小组提出了液态金属神经连接和修复技术。人体全身遍布神经网络,一旦受到损伤或断裂,修复是一件很困难的事。尽管现在的医疗水平可以将断裂的神经重新连接,但修复效果并不理想。因为神经再生是一个极为缓慢的过程,有时甚至需要数年的时间才能恢复切断神经末梢的互连。在这期间,没有神经信号控制的肌肉会慢慢萎缩,即便等到神经末梢长好,肌肉也可能早已瘫痪。因此,如何在神经缓慢的恢复过程中让肌肉持续受到神经信号刺激,不至于萎缩,就成了目前神经外科专家们面临的最大难题。此次中国科学家在牛蛙身上的实验表明,当把一种液态金属合金放置断裂的牛蛙神经中,液态金属便充当了完美的临时“桥梁”,让牛蛙大脑发出的信号能传递到肌肉并返回大脑,效果与未受伤的神经几乎一样。虽然这项研究仅限于动物实验阶段,但还是为解决神经修复的难题开辟了新方向,对于那些神经损伤的病人,可以说是巨大的福音。

此文章源自《机器人网》论坛:
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