奇異的液態金屬，或讓未來液態機器人成真

在1991年上映的電影《終結者2：審判日》中，未來機器人和人類發生了一場大戰，超級電腦“天網”為了阻止人類領袖康納，派出了機器人T-1000從未來穿越到20世紀末追殺少年時期的康納，與此同時，成年的康納也派出了機器人T-800——由阿諾·施瓦辛格飾演的機器人男主回到過去，保護年幼的自己，一場大戰就此展開。

相信只要是看過這部電影的人，都會對電影裡的反派機器人T-1000印象深刻。它可以隨意變形成任何形狀，被子彈打中或者融化後，又可以重新複原，十分不可思議。

現在，T-1000這樣的機器人將不再是神話，它可能成為現實！科學家們發現了一種簡單的複合液態金屬，它可以“吃掉燃料”，自行運動和改變形狀。因此，研究者們將其命名為液態金屬軟體動物。雖然和電影中人形的T-1000還有一些差距，但是它為液態金屬機器人的未來鋪平了道路。

前景廣闊的液態金屬

說起液態金屬，很多人第一個想到的是水銀，也就是金屬汞，它是常溫常壓下唯一以液態存在的單金屬。由於汞在常溫下就能蒸發，且汞蒸汽和汞化合物多有劇毒，所以人們一度對液態金屬有著很深的刻板印象，這阻礙了人們對液態金屬的關注。

實際上，除了水銀，還有許多合金在室溫甚至很低的溫度時，也是液態的，比如镓銦合金（以一定配比製成合金後，在室溫下呈現液態）。複合型液態金屬，尤其是镓基液態金屬現在被視為一種未來材料，它既有固體金屬一樣出色的導電性，又可以像水一樣自由流動，而且通過人為調控（改變金屬組成和配比等），可以成為不同性能的優化材料，從而在工業和醫學等多領域有著廣泛的應用前景。

首先把液態金屬引入工業領域的就是計算機散熱問題。隨著現代科技的發展，計算機的運算速度越來越快，更高的運算速度意味著更多的熱量，因此計算機的散熱成了阻礙計算機芯片發展的難關。液態金屬的熱導率非常高，可以實現更加高效的熱量輸運，並且擁有極限散熱能力。特別是液態金屬的沸點在2000℃左右，能夠經受很高溫度而不會被汽化。

另外，人們還可以利用液體金屬來列印金屬電路，實現電路的快速製造。這裡有一個小趣聞，當時在清華大學劉靜教授帶領的研究小組裡，有一次，液態金屬飛濺到了研究員的電腦螢幕上，結果一些金屬殘留在電腦螢幕上，根本擦不下來。研究人員就此發現了液態金屬材料在不同的基底表面上的粘附性存在巨大差異。當液態金屬被塗覆在特定的基底表面上，粘附性很大時，它就會固定在上面，我們便可以隨意列印出任何圖案。

最後，液態金屬還可以應用在醫學領域，來連接受損的神經。神經網絡遍布於人體全身，神經損傷與斷裂在醫學上極為普遍。當前，治療周圍神經損傷主要的方法是自體神經移植，但該方法卻受到供區神經來源不足、供區神經功能喪失，以及供區神經結構和尺寸不匹配等限制。因此，尋找合適的神經移植替代物一直是神經修複領域中的重大挑戰。

由於神經的功能主要是通過電信號的傳輸和響應來實現的，使用液態金屬作為高傳導性神經信號通路，可以使神經信號在神經元間持續不斷地傳遞，大大加速神經的修複過程。

柔性機器人

了解完神奇的液態金屬，讓我們回到開篇的話題——柔性機器人。所謂柔性機器人就是指可以在不同形態之間自由可控轉換的可變形機器人。由於液態金屬是一種不定型金屬，可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物，英國蘇賽克斯大學的研究人員就曾使用外加電場控制液態金屬內電荷的排布，從而控制液態金屬的形狀，外加電場並不是固定的，可以通過電腦程序隨時改變，因此研究人員可以靈活地控制液態金屬的形狀和運動。

不過，人為控制液態金屬並沒有什麽好驚奇的。真正讓我們感到意外的是液態金屬軟體動物，它可以“吞食”金屬鋁，然後保持1到2個小時的運動狀態。實際上，金屬鋁和镓基液態金屬接觸時，金屬鋁中的電子流向镓基合金，造成不同部位的電荷產生差異，從而引起液態金屬的運動。而且實驗中的液態金屬是置於氫氧化鈉溶液中的，被液態金屬“吃了”的鋁也會和溶液發生反應，產生氫氣，進一步推動液態金屬運動。

在清華大學劉靜教授的實驗室中，研究人員們發現，在預先設計好的金屬運動管道裡，液態金屬軟體動物可以根據管道的大小和方向，自行改變形狀，真正讓科學家們看到柔性金屬機器人的未來。因為液態金屬軟體動物不需要外加任何電場，它完全是自主運動的。這為科學人員提供了一個新的思路，柔性的金屬機器人終於可以擺脫電場的束縛，變得更加自由了。如果沿著這個方向繼續研究，實現T-1000那樣的金屬機器人也是有可能的。

當然，一切的科學研究都離不開實際應用的推動。得益於液態金屬可變形的特點，未來，液態金屬機器人可以用於特殊任務，例如搜尋和救援地震災民，因為他們可以改變形狀，在門下滑動，進入人類無法進入的空間。而且，科學家也在積極研究沿著血管或腔道運動的柔性機器人，幫助人類清理血管或者腸道等，“順道”還可以做個藥物遞送和微創手術什麽的。