1991年的科幻電影《魔鬼終結者2》(Terminator 2: Judgment Day)當中,天網派出了最強機器人殺手「液態金屬人」T-1000令人印象深刻,尤其是它利用液化特性穿過柵欄,簡直是許多人的童年陰影。然而科學家就喜歡把惡夢成真,他們研發了一種鎵金屬與磁性物質混合的材料,實現了在液態和金屬狀態之間切換的變形機器人,並且在實驗中,重現了電影中的橋段。
參與研究的包括香港中文大學、廣州中山大學、與浙江大學,研究團隊以海參為靈感,設計出流質小型機器人。利用磁性,研究人員可以控制機器人的形狀與移動,在液態和固態之間切換。
香港中文大學的工程師潘成峰說:「小型機器人有許多潛在用途,它們可以繞過人類無法抵達,那種太小或複雜的地方,進行維修工作,或是針對性的藥物提供。比如在胃部裡修補潰瘍。」
為了設計這種超軟質機器人,研究人員需要一種無毒材料,可以在環境溫度下,輕鬆地在軟質狀態和剛性狀態之間切換,他們選擇了鎵金屬,以熔點超低而聞名,在攝氏29.76度就會熔化,也就是說,拿在手中即可將其熔化。
研究人員將磁性流質摻入的鎵金屬裡,使它能被磁力所控制。卡內基梅隆大學的機械工程師馬吉迪(Carmel Majidi)說:「磁性粒子有兩個作用,一個是使材料對交變磁場具有反應,可以通過感應加熱的方式,造成材料的形態變化;同時磁性粒子也賦予機器人移動與可塑性。」
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在證實軟質機器人可以從固體轉變到液體,並且再從液體逆返固體之後,研究人員進行了一系列測試。這些機器人可以跳過小護城河,爬過障礙物,甚至可以玩起分身,然後重新再組合。
他們甚至玩了一個有趣的實驗,造成一個形狀像樂高積木的小機器人,然後「融化以逃出小牢房」,滲出鐵欄外以後,再另一邊重新形成,這就是向《魔鬼終結者2》的致敬。
接下來,該團隊研究了實際應用。他們建了一個人類胃部模型,讓機器人吞噬並取出其中的一個小物體。團隊希望它未來具有醫療作用。
不過,這部分還需要調極,由於體溫高於純鎵的熔點,因此它被吞入以後,要如何還原成固態,這就需要改進。團隊表示,為生物醫學目的設計的機器人,可以採用鎵基合金基體,在保持功能的同時,提高熔點以確保性能。
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