林石

固液變形機(jī)器人已經(jīng)跳出科幻作品，走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

《物質(zhì)》雜志刊登的報(bào)告顯示，在“磁控固液相變材料”實(shí)驗(yàn)中，微型機(jī)器人從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，穿過(guò)狹窄通道，然后重新凝固——科幻電影中的情節(jié)，終成現(xiàn)實(shí)。

多年來(lái)，科學(xué)家們一直在研發(fā)軟體機(jī)器人。大多數(shù)軟體機(jī)器人由具有伸縮性的固體材料制成，無(wú)法通過(guò)狹小空間；而由磁性液體制成的機(jī)器人雖具有流動(dòng)性，卻沒(méi)有承載重物的能力。

研究人員從大自然中找到靈感，將以上兩種方法融為一體?！氨热纾⒖梢匝杆俑淖兩眢w的硬度，而且這種變化是可逆的?！笨▋?nèi)基–梅隆大學(xué)的機(jī)械工程師卡梅爾·馬吉迪說(shuō)，“工程師所面臨的挑戰(zhàn)是，如何用軟材料模擬這一點(diǎn)。”

因此，研究小組把目光轉(zhuǎn)向了鎵——一種在30攝氏度左右會(huì)熔為液體的金屬。至于固態(tài)金屬的加熱方式，研究人員沒(méi)有使用加熱器，而是選擇了高頻交變磁場(chǎng)，利用電流升溫使鎵熔化。冷卻后，這種材料會(huì)重新凝固。

研究人員將磁性顆?；烊腈壷校糜谕獠恳龑?dǎo)。在固體狀態(tài)下，磁性顆粒拖動(dòng)鎵的速度可以達(dá)到每秒鐘1.5米。經(jīng)過(guò)處理的材料可以承載自身重量1萬(wàn)倍的重物。

液體狀態(tài)下的材料也能夠被操控，以實(shí)現(xiàn)拉伸、分裂、合并，但會(huì)更具有挑戰(zhàn)性。由于未被固定的磁性顆粒能自由旋轉(zhuǎn)，磁極方向不一致，磁場(chǎng)作用下的液體材料會(huì)向不同方向移動(dòng)。

研究小組在不同場(chǎng)景中測(cè)試了這種策略。在類(lèi)似電影《終結(jié)者》情節(jié)的演示中，小機(jī)器人液化從柵欄內(nèi)逃出，并在柵欄外恢復(fù)成原來(lái)的固態(tài)模樣。

在更實(shí)用的場(chǎng)景中，進(jìn)入胃模型的微型機(jī)器人找到異物小球，微熔化，用自己把異物包裹住，固化，然后將其從胃中取出來(lái)。在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用中，還需要在鎵中添加一些其他金屬，比如鉍和錫，以提高材料的熔點(diǎn)。不過(guò)，在外部對(duì)人體內(nèi)的機(jī)器人進(jìn)行精準(zhǔn)控制仍是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

這種機(jī)器人能夠?qū)㈦娮釉骷浦岭y以操作的空間內(nèi)，通過(guò)固液變化進(jìn)行焊接，從而修復(fù)電路。此外，機(jī)器人自身還可變形為萬(wàn)能螺釘。

“這是一種引人注目的工具。”哈佛大學(xué)的機(jī)器人工程師尼古拉斯·比拉說(shuō)。比拉沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，但他指出，研究軟體機(jī)器人的科學(xué)家們正在不斷開(kāi)發(fā)新材料，而不同新材料的結(jié)合可能正是未來(lái)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。

編輯：馬果娜