中国造出“液态记忆金属”!机器人可以自由切换固态、液态
简介:在电影《终结者2》中,为了提前杀死未来的人类领袖,天网派出了一个超级王牌新型机器人——T-1000。相较于施瓦辛
在电影《终结者2》中,为了提前杀死未来的人类领袖,天网派出了一个超级王牌新型机器人——T-1000。
相较于施瓦辛格饰演的老终结者,T-1000明显强大了许多,它由一种被称为“液态记忆金属”的科幻材料打造,可以在-182℃到3000℃的环境下自由生存。
其中,让人比较印象深刻的是T-1000可以由固态切换成液态并穿过铁牢,也可以在打散之后重新组合起来,这个无所不能的T-1000估计是许多人的童年噩梦。
据信,《终结者》系列的导演詹姆斯卡梅隆在1984年拍摄第一部的时候就已经设想过拥有T-1000相似能力的机器人了,只是受限于当时的CGI(电脑三维动画)技术,他没法将这种机器人放到电影中展示。
然而,最近有科学团队在现实中研制了类似的材料,制作了一个小型机器人,并让它液化通过铁笼后重新恢复成固态原形,以此来致敬《终结者》系列。
图:现实中的小机器人液化通过铁笼后复原
磁活性固液相变机器
在现实生活中,现在硬体机器人已经非常常见了,也用到了各个领域,只是还没有达到科幻电影中机器人的能力。
但是,硬体机器人的缺点就像《终结者2》中描述得那样,它很难通过一些狭小的空间,或者说它不够灵活,只能在一些特定的环境下工作。
软体的机器人同样也存在,这种机器人可以进入狭小的空间,但它们能做的事情很有限,甚至无法搬动重物,最重要的是它们很难控制。
为了找到一个折中方大案纪实:香港中文大学Chengfeng Pan博士领导的一个科研团队在大自然中寻找灵感。
海参 Adobe Stock
他们发现,海参等动物可以改变其组织的刚度以提高负载能力并限制物理损伤,而章鱼可以改变其手臂的刚度以进行伪装、物体操纵和运动。
所以,只要找到一种材料,让它能够轻易在“软态”和“刚态”之间切换,似乎就可以解决只有一种形态的机器人的许多痛点,在一些更特殊的场景上得到运用。
图:水银
这个团队最终把目标锁定在那些在接近室温的温度下就能变成液态的金属,这里你可能会想到水银,但其实水银很不理想,因为水银要变成固态需要很低的温度(-38.87℃)。
在经过筛查之后,金属镓非常符合要求,常温下基本是固态,但是熔点只有29.8C。
然后,该团队在镓中添加了钕铁硼磁性微粒,添加磁性微粒的目的主要有两个:
图:镓
一个是它能让材料对交变磁场做出反应,因此只要通过磁场感应来加热材料引发固液相变就好了。
另外一个则是赋予机器人机动性和响应磁场移动的能力,简单地说就是方便操控机器人。
其实,菜叶说说,相移材料很早就出现了,但之前的材料需要外部热源或电流来进行相转换,而这次中国的团队则是利用了磁场,他们把这个称之为“磁活性固液相变机器”。
是否和T-100能力差不多?
这个团队除了让一个液化的机器人通过了铁笼之外,它们还做了一系列测试,包括让固态时的小机器人跳过 21 毫米的坎,爬墙等等,而液态时的机器人可以轻松绕过物体,并重新组合,在重新组合和重新固化之前,机器人甚至还可以分开执行协作任务。
虽然能力上看着很有潜力,但其实它和T-1000还是有很大的出入的。
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