液态金属：新型柔性机器技术开创者

为研制未来高级的柔性智能机器，笔者实验室基于在液态金属机器领域取得的一系列核心基础发现［1-15］，提出并推动了SMILE研究计划（soft machine based on intelligence，liquid metal and electronics，即基于智能、液态金属和电子的柔性机器）。对于实验室率先发现并创建的液态金属机器（图1.6），业界普遍认为，这一“液体机器预示着柔性机器人的新时代”、“这些先驱性工作或让液态金属‘终结者’成真”，有关网站还以“中国正在测试自我打印机器人”为题进行了报道。

图1.6　利用外场控制的可变形液态金属机器人（a）和借助吞食其他物质实现自主运动的液态金属软体动物效果图（b）(www.xing528.com)

笔者实验室关于自驱动液态金属软体机器的首创性文章［6］发表后，短时间内即引起世界范围内众多科学杂志、专业网站和新闻媒体的高度重视。New Scientist在第一时间以文章和精心制作的视频进行了报道：“液态金属朝可变形机器人迈进一步”，指出其“将成为今后电影中人工生命的种子”；Nature在其“研究亮点”栏目以“液态金属马达靠自身运动”为题进行了报道；Science网站发布观察文章和视频：“可变形金属马达拥有一系列用途”；路透社、Discovery记者专程到实验室进行实地拍摄。有关此项工作的专业报道还有：“可在液体中自行驱动的可变形液态金属”（Phys.org网站），“旋转的液态金属马达”（美国化学会C&EN网站），“世界首个液态金属机器人”（Uncover California），“首个终结者型液态马达问世，具无限潜力”（Silicon Republic），“真实的终结者1000液态金属马达”（Mirror），“终结者智能液态金属或为新一轮军备竞赛的第一步”（Popular Science），“液态金属机器人几乎已在这儿，并且他们由中国制造”（Space Daily），“终结者1000机器人或许就由这种自主行走的液态金属制成”（Popular Mechanics）。更多网站则纷纷展望了这一开创性技术在机器人、药物递送、血管和环境监测等方面的应用前景，认为“机器人工业正迈向不可思议的突破”，“显然是巨大的第一步”，“这是许多潜在商业用途的源泉，世界各国的工业界和政府对此会有巨大的兴趣”。

迄今，机器人大多仍是以刚体机器的形式发挥作用，这与自然界中人或动物有着平滑柔软的外表以及无缝连接方式完全不同。液态金属机器的问世引申出全新的可变形机器概念，将显著提速柔性智能机器的研制进程。笔者实验室的系列发现证实，部分应用已趋现实，如制造柔性执行器，控制目标流体或传感器的定向运动，金属液体回收，以及用作微流体阀、泵或更多人工机器等。若采用空间架构的电极控制，还可望将这种智能液态金属单元扩展到三维，以组装出具有特殊造型和可编程能力的仿生物或人形机器［1，2］；甚至，在外太空探索中的微重力或无重力环境下，也可发展机器来执行相应任务。当前，全球围绕先进机器人的研发活动正处于如火如荼的阶段，若能充分发挥液态金属所展示出的各种巨大潜力，并结合相关技术，将引发诸多超越传统的机器变革。今后，围绕可变形机器这一战略需求，可融合液态金属材料、生物学、机器人、流体力学、电子学、传感器以及计算机等学科的知识，系统发展可变形液态金属机器的理论与技术体系，最终促成颠覆性应用技术的突破和现实应用。