液态金属机器人T-1000成现实？中国科学家突破科幻界限

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不知道大家是否还记得施瓦辛格主演的电影《终结者》中出现的强大液态金属机器人T-1000。无论它的任何部位受到打击，它都能快速恢复，甚至可以跟随外界。环境可以自由改变形状。

在中国科学家的不懈努力下，这种原本只存在于科幻电影中的神奇液态金属正在逐渐成为现实。

一

您对液态金属不熟悉吗？

有些金属由于熔点低，在室温下呈液态，例如众所周知的汞。此外，还有很多合金在室温甚至很低的温度下也是液态的，例如镓铟合金（按一定比例制成）。合金化后，在室温下变成液体）。

化学技巧

汞，符号Hg，第80号元素，俗称汞。另有铅精、六珠、元珠、红水银等其他名称。在常温常压下以液态存在的金属。汞是一种银白色有光泽的重液体，化学性质稳定，不溶于酸和碱。汞在室温下可蒸发，汞蒸气和汞化合物具有剧毒。

镓，符号Ga，第31号元素，是一种淡蓝色金属，在29.76°C时变成银白色液体。

铯，符号Cs，第55号元素，是一种银金金属，在28.44°C的室温下呈液态。

在一些报告中，我们还会看到液态金属的存在。比如此前媒体报道的液态金属将用于手机。这里的液态金属实际上是一种金属玻璃，即高温金属熔化后，通过技术将其液化。金属的原子态仍保持其固态，这样金属的物理、化学和机械性能与其原始固态有很大不同。例如，它可以减少电能损失，因此被用于电力和电子行业。具有良好的节能性能，并具有较高的耐腐蚀性能。而且耐磨性高，用在手机上时，会增加手机的抗摔、抗划伤能力。但这并不是真正的液态金属，在室温下不是液态。

二

液态金属软体生物

在清华大学医学院生物医学工程系刘静的实验室里，发生了这样的一幕：在电解液中，一个直径约5毫米的液态镓金属球，经过电解液后，能以每秒5厘米的速度向前移动。吞咽 0.012 克铝。在各种通道中前进时，能根据通道的宽度自动变形、调整。遇到拐角时，它会停下来，“思考”一会儿，然后蜿蜒向前。

它的神奇之处在于：“吃”食物、自主运动、可变形、“新陈代谢”、轻松无缝组合、可控运动方向。这些都接近自然界简单软体动物的习性。刘静将这一研究成果亲切地称为“液态金属软体动物”。那么它的力量从何而来呢？

刘静教授解释说，科学家此前发现了“液态金属机器”的“电驱动”现象，即电荷会改变液态金属的表面张力，并在内部形成旋转。因此，控制电荷的运动就可以像轮子一样驱动“液态金属”。最新研究发现，“液态金属机器”会“吃掉”铝片作为“燃料”，产生电荷。

他解释说，“液态金属机器”一开始没有外部动力。 “吃掉”铝片后（也可以理解为腐蚀），电解液中形成原电池反应，可以自行移动。如果移动路线上有一些铝片，“液态金属机器”可以沿途将它们“吞噬”。它的移动速度并不慢，每秒可以达到五厘米，而且移动距离也相当远。它可以在集装箱里行走一个多小时。该反作用力提供两种推力。一是液态镓合金与活性铝发生化学反应，形成内生电场，造成液态金属表面张力不平衡，从而对易变形的液态金属产生强大的推力；另一种是上述电化学反应过程中产生的氢气也进一步增加了推力，双重效应产生了非凡的液态金属发动机行为。目前，实验室可以根据上述原理制造出不同尺寸的液态金属机器，从几十微米到几厘米，并且可以在碱性、酸性甚至中性溶液等不同电解质环境中移动。

三

神经损伤的救星

液态金属与医学有关。大多数人想到的是它在医疗设备中的应用，但是如果液态金属可以植入生物体中呢？

众所周知，神经网络分布在人体各处，因此神经损伤和断裂在医学上极为常见。据统计，引起神经损伤的因素有100多种。从生理学角度来看，神经再生是一个极其缓慢的过程，有时需要长达数年的时间才能恢复切断的神经末梢的互连。因此，虽然神经损伤可以通过某种手术或物理手段在一定程度上得到治疗，但一旦神经纤维被完全切断或破坏，唯一的希望就是尽快将这些分离的末端连接起来。这是因为一旦神经信号持续中断，患者相应的肌肉功能就会下降、萎缩，直至出现永久性功能丧失甚至截瘫。

目前治疗周围神经损伤的“金标准”是自体神经移植，但其局限性在于供区神经来源不足、供区神经功能丧失、供区神经结构和大小不匹配等。捐助网站。因此，寻找合适的神经移植替代物一直是神经修复领域的一大挑战。近年来，显微外科和纳米材料的发展为修复受损神经带来了新的希望，但仍受到传导能力不足、神经功能恢复不佳等制约。

迄今为止，临床医学已逐渐广泛认识到，如果恢复期的肌肉神经信号能够持续高效地传递至目标，将大大加速神经的修复过程，帮助其保持原有功能。神经功能主要是通过电信号的传递和反应来实现的。正是出于这样的考虑，研究团队基于在液态金属材料科学和生物医学工程领域10余年的长期积累和实践，首次提出了突破性的液态金属神经连接与修复技术，旨在快速建立切断神经之间的信号通路和生长空间，从而提高神经再生效率，降低肌肉功能丧失的风险。

刘静教授的研究团队通过实验证实了所提出的液态金属神经连接和修复技术。在一篇题为“Metal as or nal for the Nerve”（液态金属作为连接或恢复被切断的坐骨神经功能的通道）的论文中，研究团队首次证实了利用液态金属作为高传导性神经信号传导的可行性途径。通过建立牛蛙腓肠肌模型，利用液态金属连接切断的神经组织，并利用弱电刺激实验，探索液态金属神经传导的优势。

结果表明，液态金属连接的神经模型能够很好地传递刺激信号，并且在剪切前与正常神经组织的信号传递具有高度的一致性和保真度，明显优于传统的林格方案。同时，由于液态金属在X射线下高度可视化，神经修复完成后可以通过注射器轻松取出体外，从而避免了复杂的二次手术。这种方法为神经连接和修复开辟了一个全新的方向。许多国际科学媒体对此发表评论，认为这是令人震惊的医学突破。

四

液态金属也可以拥抱

液态金属的自主运动、变形、导电等特性为开发实用的智能电机、血管机器人、流体泵系统、柔性执行器乃至更复杂的液态金属机器人奠定了技术基础。由于“仿生”液态金属机器人可以在不同形态之间自由变换，执行高难度的特殊任务，因此未来可广泛应用于军事、医疗、科学探索等各个领域的多种场景。

刘静表示，由于智能材料具有柔性、自驱动、可变形等特点，借助传感器，可以读取并模拟远处生命体的行为信息，实现“远程握手”、“远程拥抱”等应用场景”。这意味着分离在两地的家人和亲人可以通过科技联系到彼此，人与人之间的距离也会因为科技而变得更近。