中科院理化所研究員劉靜帶領(lǐng)的理化所與清華大學(xué)聯(lián)合小組近期取得一系列進(jìn)展，再度發(fā)現(xiàn)系列獨(dú)特的液態(tài)金屬基礎(chǔ)效應(yīng)、科學(xué)現(xiàn)象與可變形機(jī)器運(yùn)動(dòng)形態(tài)，為液態(tài)金屬柔性智能機(jī)器研制和應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
研究小組發(fā)現(xiàn)，采用注射方式可瞬間制造出大量四處奔跑的液態(tài)金屬馬達(dá)群，首次定義并證實(shí)了這種嶄新的機(jī)器形態(tài)——過(guò)渡態(tài)機(jī)器。這如同中國(guó)古典小說(shuō)《西游記》中所描述的孫悟空拔出汗毛變成一大群小猴的情形。
實(shí)驗(yàn)表明，處于氫氧化鈉溶液環(huán)境中的液滴機(jī)器會(huì)表現(xiàn)出碰撞、吸引、融合、反彈、排列組合等一系列豐富的物理學(xué)圖景和有趣行為，并可根據(jù)需要在形態(tài)、尺寸和速度各異的機(jī)器架構(gòu)間發(fā)生轉(zhuǎn)換。相關(guān)研究在線發(fā)表于《微尺度》。
研究人員發(fā)現(xiàn)，一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)可以將直徑1毫米以下的液滴馬達(dá)群從隱形邊界彈回，液滴表面電荷越多，則磁阱效應(yīng)越強(qiáng);此外，耦合外加磁場(chǎng)和電場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)溶液中單顆金屬液滴的離心旋轉(zhuǎn)操控;同時(shí)，研究揭示了液態(tài)金屬馬達(dá)的自驅(qū)動(dòng)宏觀布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象及其固—液界面接觸產(chǎn)氫機(jī)制。相關(guān)成果先后在《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)》《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊A》《科學(xué)通報(bào)》上發(fā)表。
可自動(dòng)組裝并隨意變形的液態(tài)金屬柔性機(jī)器會(huì)對(duì)未來(lái)智能材料、柔性血管機(jī)器人設(shè)計(jì)以及流體力學(xué)包括軟物質(zhì)研究帶來(lái)重要啟示，相應(yīng)發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展了人們對(duì)于復(fù)雜流體及液態(tài)金屬材料的認(rèn)識(shí)，也為金屬液滴(馬達(dá))的生成、操控乃至流體特性的刻畫(huà)提供了基本工具。
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