液态金属到底有多强：关于液态金属你了解多少

液态金属到底有多强：关于液态金属你了解多少而无毒害的镓具有良好的介电性能和热胀冷缩性能，不但可以通过加入其它元素（如铟）来调解其熔点，还可通过机械、电压等外部作用，对电路中镓铟液态金属的形貌、位置等进行控制，因此镓铟合金是目前最具应用前景的液态金属。自然界存在的室温液态纯金属有汞、铯、钫和镓。由于汞的毒性强，铯在空气中极易被氧化，而钫不稳定且具有放射性，所以在实际应用中都受到了限制。​1在通常的印象中，金属多为固体，而液态金属则是指熔点低于200摄氏度的低熔点合金，在室温下呈液态。

作者：兰顺正

首发自：北科智库

引言

在科幻经典《终结者》中，液态金属机器人T-1000可刚可柔、随意变换外形的特点让很多人印象深刻。而在近日，美国空军研究实验室发表声明称，该实验室科学家最近开发出一种液态金属，可以像T-1000一样自动改变结构。该消息将使有关液态金属技术及其应用受到广泛关注。

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在通常的印象中，金属多为固体，而液态金属则是指熔点低于200摄氏度的低熔点合金，在室温下呈液态。

自然界存在的室温液态纯金属有汞、铯、钫和镓。由于汞的毒性强，铯在空气中极易被氧化，而钫不稳定且具有放射性，所以在实际应用中都受到了限制。

而无毒害的镓具有良好的介电性能和热胀冷缩性能，不但可以通过加入其它元素（如铟）来调解其熔点，还可通过机械、电压等外部作用，对电路中镓铟液态金属的形貌、位置等进行控制，因此镓铟合金是目前最具应用前景的液态金属。

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液态金属首先可以用于输电导线。

通常情况下，一般导电材料（如铜线）会因为拉伸会出现电阻率增大、导电性降低等问题。

而此次美空军研究实验所开发的这种名为“聚合液态金属网络体”的新材料的却恰恰相反，这些液态金属网络可以扩张到原来的700%，其结构会自动“响应”这种扩张，并保持电阻率几乎不变，同时还能够确保在回归原始状态时一切恢复原样。

据称，在这个过程中起关键作用的就是构成材料并且能够自动应答这些动作的“智能”纳米结构。

由于此类液态金属在不同的结构和外形条件的情况下都能保持其导电性，所以如果用于导线的话可能在一定程度上颠覆传统铜线的统治地位。

以穿戴式电子设备为例，由体态金属制造的柔性导线可以使电子设备更容易弯曲、折叠、皱缩和伸展，在人体运动时也不会影响使用效果。

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液态金属具有“再生”机制。

“水无常形”。据研究，在外力作用下，液态金属材料内部一旦出现裂痕，晶体边界将会立即发生移动，从而修复裂痕并制止裂痕的继续扩大趋势。液态金属这一“再生”机制可以用来提升电子通讯设备的性能。

例如，现代军用飞机常需配装数十副天线，以适应不同任务中不同的无线电工作频率，而多副天线通常会造成系统构造复杂、质量增加、信号间干扰等多种问题，使得无线电系统整体性能下降。

通过微型泵驱动液态金属发生形变并还原，将使其用于制备可重构、可修复天线，能够适应多种环境变化，大幅精简了飞机通讯设备。

美国于2009年提出液态金属多频天线的概念，并在实验室环境下证实了镓液态金属天线的性能。

2012年美国空军研究实验室启动液态金属天线应用研究项目，重点解决液态金属在军用环境下的服役温度和更宽频率范围的可调问题，推进液态金属天线的工程化进程。

2017年6月，该实验室年成功研制可在70MHz-7GHz之间按需调节的液态金属天线，降低系统间电磁干扰，目前已完成可行性验证和原型件试制。

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液态金属在机器人领域的前途也是不可估量的。

相比于又笨又硬的“铁块”，采用液态金属制造的人工肌肉无刚性结构，自由度多，能屈能伸，可以与生物机体运动高度契合。

值得注意的是，随着对液态金属研究的深入，文中开头所提到的“T-1000” 可能并非只是幻想。

2015年3月，中科院理化技术研究所、清华大学医学院联合研究小组，在相关学术杂志上发表了一篇有关可变形液态金属机器的研究论文。

论文指出，该研发团队首次发现一种异常独特的现象和机制，即液态金属可在吞食少量物质后，能够以可变形机器形态长时间高速运动。

据该项目带头人、中国科学院理化技术研究所研究员刘静介绍，科学家此前发现液态金属机器人的电驱动现象，即电荷会改变液态金属的表面张力，在内部形成旋转，因此控制电荷运动，就能驱动液态金属机器人往前走。

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而最新研究发现，一开始并没有外部动力的液态金属机器人如果吞食铝片（腐蚀），则会在电解液里形成原电池反应，以铝片为燃料自行运动。可以说，该发现为液态金属机器人的研发奠定了理论和技术基础。