由劉靜研究員帶領的中國科學院理化技術研究所、清華大學醫(yī)學院聯(lián)合研究小組,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)行器乃至更為復雜的液態(tài)金屬機器人奠定了理論和技術基礎。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鍵的一步。

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。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:一是發(fā)生在液態(tài)合金、金屬燃料及電解液間的Galvanic電池效應會形成內(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,繼而對易于變形的液態(tài)金屬機器造成強大推力;與此同時,上述電化學反應過程中產(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。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。