中国造出“液态记忆金属”!机器人可以自由切换固态、液态!--
电影《终结者2》中,为了提前干掉未来的人类领袖,天网派出了超级王牌新机器人mdashmdashT—1000 .
T—1000和施瓦辛格饰演的老终结者相比,显然要强大很多,而且是由一种叫的装备组成的,液态记忆金属由科幻材料制成,可在—182℃至3000℃的环境中自由生存。
其中,令人印象深刻的是T—1000可以从固态切换到液态并通过铁牢,也可以在打散后重新组装这个万能的T—1000估计是很多人童年的噩梦
据信是《终结者》系列导演詹姆斯·米德多特,卡梅隆在1984年拍摄第一部电影时就已经想象出了一个与T—1000能力相近的机器人,但受限于当时的CGI技术,他无法在电影中展示这个机器人。
可是最近,一个科学团队在现实中开发了一种类似的材料,制成了一个小型机器人,通过一个铁笼子将其液化并还原成固体原型,以此向终结者系列致敬。
图:现实中的小机器人通过铁笼液化后恢复。
磁性主动固液相变机
在现实生活中,硬件机器人现在已经非常普遍,在各个领域都有应用,但是还没有达到科幻电影中机器人的能力。
但是,硬件机器人的缺点就像《终结者2》里描述的那样很难通过一些狭窄的空间,或者不够灵活,只能在一些特定的环境下工作
软件机器人也存在这些机器人可以进入狭窄的空间,但他们能做的有限,他们甚至不能移动重物最重要的是他们很难控制
为了找到一个折中的办法,由香港中文大学潘成峰博士领导的研究小组从大自然中寻找灵感。
海参土坯
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,限制身体伤害,而章鱼可以改变其手臂的刚度,用于伪装,物体操纵和移动。
所以,只要你找到一个素材,就可以很容易地在软和死板两者之间的切换,似乎只用一种形态就解决了机器人的很多痛点,被用在一些更特殊的场景中。
图:水星
研究小组最终瞄准了那些在接近室温的温度下可以变成液体的金属这里你可能会想到水银,但其实水银并不理想,因为它需要非常低的温度才能变成固体
经过筛选,镓符合要求,在室温下基本呈固态,但其熔点只有29.8℃.
然后,研究小组将钕铁硼磁性颗粒添加到镓中,主要有两个目的:
图:镓
一个是可以使材料对交变磁场产生反应,所以通过磁场感应加热材料引起固液相变是有好处的。
另一个是赋予机器人机动性和对磁场运动做出反应的能力简单来说就是方便控制机器人
其实相移材料很早就出现了,只是以前的材料需要外部热源或者电流来进行相变,而这次中国的团队用的是磁场,他们称之为磁主动固液相变机。
是不是和T—100差不多。
除了让一个液化机器人穿过铁笼子,团队还做了一系列测试,包括让固态的小机器人跳过21毫米的跨栏,爬墙等,而处于液态的机器人可以轻松绕过物体,重新组合在重新组合和重新固化之前,机器人甚至可以单独执行协作任务
虽然在能力上看起来潜力很大,但和T—1000还是有很大区别。
液化的材料实际上通过一个模具还原了小机器人此外,受磁感应控制的限制,这种小型机器人的最大速度只能达到1.5 m/s,但受材料本身的限制,其最大负载只有30 kg左右
不过,由于T—1000是由液氮和钢水终结的,专家开玩笑说,为将来准备一些液氮或钢水可能是明智的。
然后,还有一个问题这样的材料将来会用在什么地方
事实上,几乎所有的科研团队都在努力寻找自己研究项目的潜在价值,并从中获利我们现在应用的所有技术都是这么来的
磁致动固液相变机的目的是解决纯固态和液态材料制成的机器的一些痛点,将解决一些医学和工程问题。
在工程上,该团队设想该系统可以在难以到达的空间进行修复,并作为通用螺钉在使用时,它会融化到螺丝孔中,并在没有实际拧紧的情况下凝固。
对于医学的潜在价值是该团队最想探索的,因为这种相移材料不需要电流的帮助,磁场对人体几乎无害。
通过一段视频,他们展示了这种小型机器人可以在液化后轻松取出人体胃中的异物,还可以将药物输送到体内最合理的位置,实现更精确的治疗。
总的来说,这种相移材料在未来还是有一定潜力的,但有人担心将其武器化会带来一些麻烦,因为它将很难被跟踪和提取。
参考资料:
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