前沿厲害了液態金屬技術！美國空軍使科幻變現實

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▋來源：空天防務觀察

2017年2月8日，美空軍研究實驗室（AFRL）宣布，通過輕擊開關和導線表面的包裹物，就可以接通設備，使自癒合的電子設備和天線改變形狀和功能，通常這是在科幻小說中才出現的情節。但是對於AFRL的科學家而言，這些概念已經接近現實。AFRL的一個多學科合作團隊近期演示了無毒的液態金屬能夠為傳統電子器件創建多功能、結構可重組的電子元件和柔性的電源接點，未來可應用在大量的空軍任務及其他領域。這項技術將變革科技界對電子材料的認知。

科研人員正在查看超聲降解後的液態金屬顆粒（AFRL圖片）

研究人員展示了能夠在結構航空航天組件內部埋設的通道內流動的液態金屬合金，利用這種合金創建的物理可重構電子材料，能夠根據實際需求改變天線和電子迴路的特性。本質上來說，此次演示表明了可以將系統重新接線到一個新的任務設置。通過系統中液態金屬的流動性，去除金屬或是在新的位置定製形狀，可以改變頻率和功能。這個特性將會為單一平台增加多個功能，最終提高任務能力。

如圖中懸浮液所示，鎵基液態金屬的氧化表面使得材料能夠保持導電性的同時維持一定的形狀，並能變成新的形狀（AFRL圖片）

AFRL的研究人員演示了無毒的導電鎵液態合金能夠在機身內部埋設的管道內流動，起到射頻天線的作用。傳統固態天線僅能在特定頻率範圍內工作，頻率範圍取決於天線的尺寸及位置。與傳統固態天線不同，液態金屬天線能夠在機身內部結構重構，在新頻率範圍內工作，並實現額外的操作方向性。同樣，多射頻系統可能會影響飛機的尺寸、重量及功耗，液態金屬能夠增加功能但並不對平台增加額外的材料。

AFRL的科學家利用液態金屬合金的獨特性能來製造電子器件系統（AFRL圖片）

液態金屬具有傳統設備不具備的更多的功能。研究人員正在嘗試設計電子器件的前段。該材料在低成本、高消耗飛機上的應用前景廣闊，這些飛機不需要很長但是壽命，於是使得任務可能性增大，可按需變形。儘管研究人員已經證實在實驗室環境下液態金屬天線能夠任務有效，但是他們仍在加速將該項技術成熟化，以便推向戰場。最大的挑戰包括精確控制液態金屬和其他傳統電子系統之間的界面，以及液態金屬從一個通道移除之後的殘餘。

航空航天級結構組件的各種不同形狀內置通道系統可以通過增材製造出來（AFRL圖片）

傳統銅導線在拉伸的過程中，會發生斷裂或不連續。相反如果採用內部通道和液態金屬填充的方式，就不會發生斷裂。對於需要彎曲、彎折和拉伸或是壓縮的電子器件而言，液態金屬在保持拉伸能力的同時具備導電性。

AFRL的研究人員目前正在探索利用液態金屬實現電子元件的自癒合。通過將液態金屬變換成微觀的納米顆粒，可修復傳統電子迴路的失效點，而不需要更短線路。納米顆粒可以灑在失效部位，並粘附在需要修復的裂紋部位，起到癒合節點的作用。目前，研究人員正在將納米顆粒用於不同的表面，以便於這些顆粒以可預見的方式起作用。

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