卧龙岗大学研究人员发现液态镓金属具有心跳般的规律振动

在一项突破性的发现中，卧龙岗大学（UOW）的研究人员在液态金属中发现了“心跳”效应，使金属具有类似于心脏一样有节奏地跳动。

      他们的发现发表在7月11日的《物理评论快报》上，该杂志是世界上最重要的基础物理研究杂志。

      研究人员通过电化学刺激一滴液态镓使其产生了心跳般的以规则和可预测方式进行的振动，镓（Ga）是一种软的银白色金属，熔点低，在高于27.7C的温度时就会转变成液态。

      该发现在人工肌肉、软机器人技术和“芯片实验室”微流体电路中的流体定时器和致动器方面具有潜在应用。

      Xiaolin Wang教授是未来低能电子技术（ARTS）卓越中心的领头人和该技术的领跑者，他领导着澳大利亚创新超导材料研究所和电子材料研究所的研究小组。

      王教授说：“通过设计一个特殊的电极，并将电压施加到液态金属的液滴上，我们就能使金属像跳动的心脏一样运动。”

      虽然先前在液态汞中产生了类似的心跳效应，但这产生的是不易或难以控制的不规则运动。另外，汞具有高毒性的缺点。

      相比之下，液体镓是无毒的，并且可进行规则的运动（频率范围为30~100每分钟，取决于重力的影响和降落液滴的大小），使其具有更大的潜在用途。

     王教授说，他对液态金属的研究一部分是受生物系统的启发，另外是由于科幻小说的影响，包括詹姆斯•卡梅隆导演的电影《终结者2：审判日》中可进行形状变换的液态金属“T-1000”机器人。

      "对我来说，没有什么是虚构的——科幻小说只是一个尚未被发现的科学事实。当我看到科幻小说的特效时，我就会想到如何在现实生活中创造出这种效果来。”他说。

      不用担心，我并不想创造一个终结者版的机器人，但是液态机器人的功能在现实世界中是有用的，所以我更多想在液态金属中发现它。

      来自终结者2的液态机器人具有两个功能。一个是它可以改变形状，然后恢复成原来的样子。第二个是它可以从一个较软的状态变为一个更硬的状态——如果你还记得它伸出手臂并把它变成一把剑的场景，它就便会从软金属变成硬金属。

      这两种功能已经被发现了。中国的一个小组和美国的另一个小组发现了第一个功能，改变了形状，然后恢复了它，我在UOW的研究小组发现了第二个现象，通过施加电压它从软状态过渡到了硬状态。

      我们还开发了一种立刻形成任何模式的方法，包括在不接触液体金属时就可以进行书写。我最初的想法是想办法在实验室里重现“麦田圈”的效果。

      现在，我们创造了这种液态金属的功能，即使是詹姆斯•卡梅隆也无法想象：如何使它像跳动的心脏一样运动。

      虽然研究论文的重点突破了基本物理的认识——了解了液体镓的运动方式和其中的原因，但这不是它的应用，王教授说还有许多潜在的用途在里面，使用软材料建造的设备有很多应用。

      软机器人是我们的未来。为了开发柔软的机器人，我们需要一种动力来驱动软组织的移动，所以很自然地我们会想到软机器人柔软的心脏。

      在人类和动物许多生物中，心脏支配着一切。因此，金属的心跳可以被用作泵，作为输送液体通过通道的驱动力。

      David Cortie博士是一位ISEM研究者，也是该论文的共同作者之一，他说液体镓振动的自我调节特性使它成为许多用途的优异候选材料。

      Cortie博士说：“心跳的时间是自然发生的，你不必应用任何复杂的电子设备来计时，因此自我调节的抽吸是可能的。”

      我们提出的其他一些东西是振荡器。在电子学中，你通常需要一个定时控制器，例如每秒发送两次脉冲，以此类推，该功能对于微流体电路中基于流体的定时器是有用的。

      Zhenwei Yu, Yuchen Chen, Frank F. Yun, David Cortie, Lei Jiang, and Xiaolin Wang 7月11日在物理评论上发表了《镓液滴中发现了电压刺激的心跳效应》。