液态金属新突破,“终结者”离我们还有多远?

1991年,电影《终结者2》中出现了一款强大的机器人T-1000,这个用液态金属打造的机器人无论遭遇到多大的伤害都可以瞬间自动复原,甚至可以随意改变身体形状和脸部容貌。这种变形机器人一直以来都是科学家们努力研究的方向之一。

什么是液态金属?

液态金属是常温常压下保持液态的一类合金,具有良好的导电性,又兼具流体的柔性,表面易于达到原子级别的完美光滑度,蕴含着丰富的物理图景。它可以在不同形态和运动模式之间转换。比如,水中一块很大的金属液膜在低电压作用下,能在数秒内收缩成一颗金属液球。

长期以来,科学家一直试图造出更具有可塑性的电子器件,可穿戴设备就是一个典型例子。随着科技的不断进步,人们越来越希望AI和机械力量能够在彼此融合的前提下,保持无处不在的特性。最近,中美两组科学家均提出了基于液态金属的制造柔性计算机的思路,所不同的是,中国科学家提出了全液态量子器件技术的概念,而美国科学家则将晶体管突破了极限状态。

最新的研究成果表明,不同于一般的导电介质,液态金属在不同的环境下导电性也有差异。因此,科学家可以通过改变外界的环境,使液态金属在固液两种状态之间切换。如果把固态状态定为‘1’,液态状态则为‘0’,就能构建计算系统。

近期,美国物理学网站公布了我国一个研究小组发表了一项成果,在国际上首次提出了基于液态金属的全液态量子器件技术的概念,并明确指出这一超越传统的可变形柔性器件,有望助推新一代量子计算机和人工智能系统的发展。这个研究项目的负责人就是中科院理化所与清华大学双聘教授刘静。

量子计算机被普遍认为是新一代计算机的重大发展方向,其计算能力主要基于对微观量子态的操纵。液态金属既具有金属的高导电特征,又兼具流体的柔性和可变形性,表面易于达到原子级别的完美光滑度。如果将两个液态金属之间的液膜厚度控制在一定范围内,则有望实现全液态量子隧穿效应。业界专家表示,可变形液态金属量子材料与器件技术思想的提出,可能助推新一代量子计算与智能系统的制造和集成技术的突破。

美国试图创造出柔软到能够变形的“晶体管” ,在新型的“流体晶体管”中,打开或关闭两个液态金属液滴之间的连接就能实现开关功能。在电路两端,若有一端电压降低,金属液滴就会相互运动并融合成一体,形成导电的 “金属桥”,若两端电压相等,金属液滴就会自动断开,电路就不再通电。这种新的电子元件和合金材料适用于制造液体计算机。美国科学家将液态金属注入橡胶,制成像天然皮肤一样柔软和富有弹性的晶体管。这种液态金属电路在未来拥有无穷应用潜力。

在液态金属这一研究上,我国处于领跑地位,中国的科研团队不断给这世界带来惊喜。

2013年,刘静团队把液态金属做成打印“墨水”,首次在纸上直接生成电子电路。一年后,研发出世界首台室温液态金属打印机,为个性化定制化电路生产提供了解决方案。

2014年6月,针对断裂神经修复难题,刘静团队利用液态金属成功“搭桥”,建立信号通路,为人体神经功能修复重建提供了可能,打开了它在生物医学领域的前景。

2015年3月,刘静带领研究小组,首次研发出自主运动的可变形液态金属机器。

2016年,液态金属机器人向前进化,能做出更复杂的运动。刘静团队发现,液态金属不仅能“吃”,还能跑、会跳,甚至载物前行。

“一类材料,一个时代。”液态金属这一种特殊功能材料已展示出引领和开拓重大科技前沿的特质,其有望在机器人,电子工业,以及医疗健康等领域带来重大变革。虽然终结者对于现在来说还有些难以实现,但终有一天,像这样的机器人也能出现在我们的生活中。

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  • 原文链接:http://kuaibao.qq.com/s/20171221A0BX2E00?refer=cp_1026

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