在一項(xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)中，伍倫貢大學(xué)（UOW）的研究人員在液態(tài)金屬中創(chuàng)造了一種“心跳”效應(yīng)，使金屬以類似心跳的方式有節(jié)奏地跳動(dòng)。

這項(xiàng)突破性發(fā)現(xiàn)，發(fā)表在7月11日出版的《物理評(píng)論快報(bào)》上。

研究人員通過電化學(xué)刺激一滴液體鎵來產(chǎn)生心跳，使其以一種有規(guī)律和可預(yù)測(cè)的方式振蕩。鎵(Ga)是一種柔軟的銀色金屬，熔點(diǎn)低，在29.7攝氏度以上時(shí)變成液體。

這一發(fā)現(xiàn)在人工肌肉、軟機(jī)器人和“芯片上的實(shí)驗(yàn)室”微流體電路中具有潛在的應(yīng)用前景.Professor Xiaolin Wang是ARC未來低能耗電子技術(shù)卓越中心（FLEET）的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)來自澳大利亞創(chuàng)新材料研究所下的UOW超導(dǎo)和電子材料研究所研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行項(xiàng)目。

Professor Wang說:“通過設(shè)計(jì)一種特殊的電極，并對(duì)液態(tài)金屬液滴施加電壓，我們就能讓金屬像心臟一樣跳動(dòng)。”

雖然類似的心跳效應(yīng)以前也曾在液態(tài)汞中產(chǎn)生過，但那是一種難以抑制或控制的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。水銀還有一個(gè)額外的缺點(diǎn)，就是毒性很強(qiáng)。

相比之下，液態(tài)鎵是無毒的，能產(chǎn)生一種有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)（頻率從每分鐘30-100拍不等，取決于重力的影響和液滴的大?。?，因此它的潛在用途要大得多。

Professor Wang說，他對(duì)液態(tài)金屬的研究受到生物系統(tǒng)和科幻小說的啟發(fā)，其中包括詹姆斯·卡梅隆導(dǎo)演的電影《終結(jié)者2:審判日》中的變形液態(tài)金屬“T-1000”機(jī)器人。

“對(duì)我來說，沒有什么是虛構(gòu)的——科幻小說是一個(gè)尚未被發(fā)現(xiàn)的科學(xué)事實(shí)?！碑?dāng)我在科幻小說中看到一種效果時(shí)，我就會(huì)思考我們?nèi)绾卧诂F(xiàn)實(shí)生活中創(chuàng)造這種功能。

“我不想創(chuàng)造一個(gè)終結(jié)者機(jī)器人，別擔(dān)心，但是液體機(jī)器人的功能在現(xiàn)實(shí)世界中是有用的，所以我想在液態(tài)金屬中發(fā)現(xiàn)更多的功能。”

“來自《終結(jié)者2》的液體機(jī)器人有兩個(gè)功能。一個(gè)是改變它的形狀，然后恢復(fù)它。第二種是從軟到硬——如果你還記得那一幕，它伸出胳膊變成了一把劍，它從軟金屬變成了硬金屬?！?/p>

“這兩個(gè)功能已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。中國(guó)的一個(gè)小組和美國(guó)的另一個(gè)小組發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)，改變形狀然后恢復(fù)它，是我在UOW的研究小組發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)現(xiàn)象，通過施加電壓從軟狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛矤顟B(tài)?！?/p>

“我們還開發(fā)了一種方法，可以在不接觸液態(tài)金屬的情況下立即形成任何圖案，包括書寫?！蔽易畛醯南敕ㄊ窃谖覀兊膶?shí)驗(yàn)室里找到一種復(fù)制“麥田怪圈”效果的方法?！?/p>

“現(xiàn)在我們創(chuàng)造了一種液態(tài)金屬的功能，即使是詹姆斯·卡梅隆也無法想象：如何讓它像跳動(dòng)的心臟一樣運(yùn)動(dòng)?！?/p>

盡管這篇研究論文關(guān)注的是這一突破的基本物理原理——了解液態(tài)鎵如何以及為什么會(huì)以這種方式運(yùn)行——而不是它的應(yīng)用，Professor Wang說，它有很多潛在的用途。

他說:“很多設(shè)備都是用軟材料制成的?！薄败洐C(jī)器人是我們的未來。為了開發(fā)軟機(jī)器人，我們需要一種力量來驅(qū)動(dòng)軟組織運(yùn)動(dòng)，所以我們很自然地想到軟機(jī)器人的心臟?！?/p>

“在生物系統(tǒng)中，在人類和動(dòng)物中，心臟為一切提供動(dòng)力。因此，金屬心跳可以用作泵，作為推動(dòng)液體通過通道的動(dòng)力?！?/p>

ISEM研究員、論文作者之一的Dr. DaviCortie說，液態(tài)鎵心跳的自我調(diào)節(jié)特性使其成為多種用途的理想選擇。

“心跳的定時(shí)是自然發(fā)生的，你不需要使用任何復(fù)雜的電子設(shè)備就能讓定時(shí)工作，因此自我調(diào)節(jié)泵是一種可能，” Dr.Cortie說。

“我們還提出了振蕩子。在電子學(xué)中，你經(jīng)常需要一個(gè)定時(shí)控制，例如一種每秒發(fā)送兩次脈沖的東西，所以通過類比，這個(gè)功能對(duì)于微流體電路中的基于流體的定時(shí)器是有用的。”

關(guān)于研究

《物理評(píng)論快報(bào)》（PhysicalReview Letters）上的《液態(tài)鎵液滴中電壓刺激心跳效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)》（Discovery of a voltage-heartbeat effect），作者是ZhenweiYu,Yuchen Chen,Frank F. Yun,Davi Cortie,Lei Jiang,an Xiaolin Wang。

澳大利亞研究理事會(huì)通過ARC Future Fellowship Project和ARC Discovery Project支持這項(xiàng)研究。

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