液态金属的科学研发将会在未来给人们带来便利

（文章来源：北京科学中心）
大家应该依旧对科幻电影《终结者2》中的反派机器人T-1000印象深刻，液态机器人杀手T-1000实在太过惊艳，它可以随意变形，受伤或中弹后伤口会自动闭合，如同不死之身。

二十多年过去了，在今天，液态金属的设定仍然不过时，在科学界，液态金属成为金属材料的新贵，其独特的性能使其成为国内外材料学界的研究开发重点。2017年液态金属材料被收录进工信部、财政部和保监会共同组织编制的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2017年版）》，被列为重点新材料。

而对于液态金属，大多数人第一反应就会想到水银，其实，液态金属可不是只有水银。液态金属是指熔点在室温附近的一大类金属或合金，水银、铯、镓、铟、铷等都算是液态金属。

水银（Hg）大家都很熟悉，银白色，室温下为液态，有毒性，常用来制作温度计；镓（Ga）是灰蓝色或银白色的金属，熔点为29.8℃；铷（Rb）是一种的银白色轻金属，质软而呈蜡状，熔点38.89℃；铯（Cs）是一种浅金黄色或银白色金属，熔点为28.40℃；铟是银白色并略带淡蓝色的金属 ，质地非常软，甚至可以用指甲划痕，虽然熔点为156.61℃，但超强的可塑性也让它可以加入液态金属的合金中。

镓、铯、铷这三种金属都能在掌心融化，但是这个操作有危险，请不要轻易尝试。水银对生物体有毒害作用，铯性质极为活泼，能与水剧烈反应生成氢气且爆炸，需要严格密封处理；铷和铯的性质类似，由于与水反应会放出大量热，可使氢气立即燃烧。

而镓和镓基合金（由镓与铟、铋、铅、锡、锌等金属按照不同的配比配制而成，具有不同熔点的金属合金，如镓与铟、锡、锌等按不同配比融合，可得到铟镓、镓铟锡、铋铟锡和铋铟锡锌合金）具有熔点低、毒性低、黏度低、稳定性好等优点，常作为液态金属原材料。

液态金属是怎么制成的？液态金属主要采用的是低温熔炼制备工艺，将不同的金属材料按照一定的配比，通过温度控制使其充分融合，从而形成新的合金材料。根据成分配比的不同，最终形成的液态金属材料将具备不同的性质与功能，可实现不同熔点、不同粘度、不同热导率和电导率以及不同物理形态的液态金属材料。

因为液态合金具有液体形态和极佳的电性能以及热力学性能，是电学性能和热力学性能要求较高行业的首选，如电子制造行业、智能机器人等。有些液态金属在无限变形的同时，还可保持金属的导电性，可以应用于柔性电子、皮肤电子；液态金属应用于三维的功能性打印, 可以做出很多可拉伸的器件；在医疗领域，液态金属可作为神经信号传递的通路植入生物体内，帮助已断裂神经的恢复和再生。

液态金属能造机器人吗？说到液态金属的应用，最让人关注的还有液态金属机器人，现实中，柔性可变形智能机器人的确也是科学家们努力的一个方向。科幻作品中的液态机器人由液态记忆金属构成，全身可以随意变形，能够模拟复制体积相当的事物和状态，甚至把机体与外界环境融合。液态金属具有的种种特性，都让人们看到了以它作为材料研制柔性机器人、微流体智能器件，以及液态金属机器人的可能。

虽然目前对液态金属的研究还做不到《终结者》中演绎的那么牛，但是人们发现室温液态金属具有可在不同形态和运动模式之间转换的普适变形能力。比如说，当你把液态金属浸没在水中，并给予它一个低电压的刺激，你就可能会欣赏到液态金属优美的“舞姿”。

几年前，由刘静研究员带领的中科院理化所、清华大学医学院联合研究小组，在液态金属实验过程中发现置于电解液中的镓基液态合金在和铝结合后，能够长期高速运转，一小片铝即可驱动直径约5 mm的液态金属球实现长达1个多小时的持续运动，速度高达每秒5厘米，并可以根据环境进行变形。这一发现为液态金属柔性智能机器的研制和应用提供了理论基础。

与所有的新技术一样，液态金属的发展还处于不成熟阶段，想要达到“液态机器人T-1000”的水平，还需要经历一个漫长的过程。未来还有很多的不确定性，不过这也是科学的魅力所在，期待未来的液态金属能够朝着“终结者”更近一步！另外，值得骄傲的是，在液态金属研究上,我国正处于领跑者地位，我们一起期待我国研究人员有更多开创性的成果面世。
（责任编辑：fqj）