近日,，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系劉靜教授小組聯(lián)合中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所，在《先進材料》(Advanced Materials)上發(fā)表了題為“仿生型自驅(qū)動液態(tài)金屬軟體動物”(Self-Fueled Biomimetic Liquid Metal Mollusk, 2015)的論文,，迅速被New Scientist,、Nature研究亮點、Science新聞等數(shù)十個知名科學(xué)雜志或?qū)I(yè)網(wǎng)站專題報道,，在國際上引起廣泛反響和熱議,。

文章被選為《先進材料》內(nèi)封面故事。

文章第一作者為清華大學(xué)2012級博士生張潔,，通訊作者為劉靜教授,。文章被選為期刊內(nèi)前封面故事。Altmetric計量學(xué)指數(shù)顯示自3月3日在線發(fā)表到3月19日時已達71.0,，遠高于期刊平均值6.7,，在同時期論文中則排名第一。

此項研究于世界上首次發(fā)現(xiàn)了一種異常獨特的現(xiàn)象和機制,，即液態(tài)金屬可在吞食少量物質(zhì)后以可變形機器形態(tài)長時間高速運動,，實現(xiàn)了無需外部電力的自主運動，從而為研制實用化智能馬達,、血管機器人,、流體泵送系統(tǒng),、柔性執(zhí)行器乃至更為復(fù)雜的液態(tài)金屬機器人奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。這是該小組繼首次發(fā)現(xiàn)"電控可變形液態(tài)金屬基本現(xiàn)象"(Sheng et al., Advanced Materials, 2014, 封面文章; Zhang et al., Scientific Reports, 2014 )之后的又一突破性發(fā)現(xiàn),。這種液態(tài)金屬機器完全擺脫了龐雜的外部電力系統(tǒng),，從而向研制自主獨立的柔性機器邁出了關(guān)鍵的一步。

可變形液態(tài)金屬機器在內(nèi)含電解液的容器或各種槽道中的自主運動情形,。

研究揭示,，置于電解液中的鎵基液態(tài)合金可通過“攝入”鋁作為食物或燃料提供能量，實現(xiàn)高速,、高效的長時運轉(zhuǎn),，一小片鋁即可驅(qū)動直徑約5 毫米的液態(tài)金屬球?qū)崿F(xiàn)長達1個多小時的持續(xù)運動，速度達5cm/s,。這種柔性機器既可在自由空間運動,，又能于各種結(jié)構(gòu)槽道中蜿蜒前行；令人驚訝的是,，它還可隨沿程槽道的寬窄自行作出變形調(diào)整,。應(yīng)該說，液態(tài)金屬機器一系列非同尋常的習性已相當接近一些自然界簡單的軟體生物,，比如：能“吃”食物（燃料）,，自主運動，可變形,，具備一定代謝功能（化學(xué)反應(yīng)）,，因此作者們將其命名為“液態(tài)金屬軟體動物”。這一人工機器的發(fā)明同時也引申出“如何定義生命”的問題,。

自主型液態(tài)金屬機器所展示的人工軟體動物、實物馬達及其驅(qū)動流體情形,。

試驗和理論分析表明,，此種自主型液態(tài)金屬機器的動力機制來自兩方面：一方面發(fā)生在液態(tài)合金、金屬燃料及電解液間的伽伐尼電池效應(yīng)會形成內(nèi)生電場,，從而誘發(fā)液態(tài)金屬表面的高表面張力發(fā)生不對稱響應(yīng),，繼而對易于變形的液態(tài)金屬機器造成強大推力；另一方面,，上述電化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氫氣也進一步提升了推力,。正是這種雙重作用產(chǎn)生了超常的液態(tài)金屬馬達行為，這種能量轉(zhuǎn)換機制對于發(fā)展特殊形態(tài)的能源動力系統(tǒng)也具重要啟示意義,。目前,，實驗室根據(jù)上述原理已能制成不同大小的液態(tài)金屬機器，尺度從數(shù)十微米到數(shù)厘米,，且可在不同電解液環(huán)境如堿性,、酸性乃至中性溶液中運動,。

Nature研究亮點報道，左下為液態(tài)金屬馬達有關(guān)闡述,。

刊載上述首創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)的文章在線發(fā)表后,，短時間內(nèi)即引起世界范圍內(nèi)眾多科學(xué)雜志、專業(yè)網(wǎng)站和新聞媒體的高度重視,。New Scientist在第一時間以文章和精心制作的視頻進行了題為“液態(tài)金屬朝可變形機器人邁進一步的”報道,；Nature雜志在其“研究亮點”欄目以“液態(tài)金屬馬達靠自身運動”為題進行了報道；Science網(wǎng)站發(fā)布題為“可變形金屬馬達擁有一系列用途”的觀察文章和視頻,；路透社記者則專程到實驗室進行實地拍攝和采訪,。更多網(wǎng)站則紛紛展望了這一技術(shù)在機器人、藥物遞送,、血管和環(huán)境監(jiān)測等方面的應(yīng)用前景,，指出“液態(tài)金屬機器人幾乎已在這兒，并且他們由中國制造”(Space Daily網(wǎng)站),。

自驅(qū)動液態(tài)金屬機器的問世引申出了全新的可變形機器概念,，將顯著提速柔性智能機器的研制進程。劉靜小組關(guān)于液態(tài)金屬自驅(qū)動效應(yīng)和相應(yīng)機器形態(tài)的發(fā)現(xiàn),，為今后發(fā)展高級的柔性智能機器人技術(shù)開辟了全新途徑,。

論文、在線材料及視頻鏈接:http://onlinelibrary./doi/10.1002/adma.201405438/full

New Scientist報道： http://www./article/dn27127-liquid-metal-brings-shapeshifting-robot-a-step-closer.html#.VQP0FHkxhmM

Nature雜志“研究亮點”欄目報道：http://www./nature/journal/v519/n7543/full/519264d.html

Science網(wǎng)站報道：http://news./sifter/2015/03/watch-shape-shifting-metal-motor-has-a-variety-of-uses