卧龍崗大學研究人員發現液態鎵金屬具有心跳般的規律振動

在一項突破性的發現中，卧龍崗大學（UOW）的研究人員在液態金屬中發現了「心跳」效應，使金屬具有類似於心臟一樣有節奏地跳動。

他們的發現發表在7月11日的《物理評論快報》上，該雜誌是世界上最重要的基礎物理研究雜誌。

研究人員通過電化學刺激一滴液態鎵使其產生了心跳般的以規則和可預測方式進行的振動，鎵（Ga）是一種軟的銀白色金屬，熔點低，在高於27.7C的溫度時就會轉變成液態。

該發現在人工肌肉、軟機器人技術和「晶元實驗室」微流體電路中的流體定時器和致動器方面具有潛在應用。

Xiaolin Wang教授是未來低能電子技術（ARTS）卓越中心的領頭人和該技術的領跑者，他領導著澳大利亞創新超導材料研究所和電子材料研究所的研究小組。

王教授說：「通過設計一個特殊的電極，並將電壓施加到液態金屬的液滴上，我們就能使金屬像跳動的心臟一樣運動。」

雖然先前在液態汞中產生了類似的心跳效應，但這產生的是不易或難以控制的不規則運動。另外，汞具有高毒性的缺點。

相比之下，液體鎵是無毒的，並且可進行規則的運動（頻率範圍為30~100每分鐘，取決於重力的影響和降落液滴的大小），使其具有更大的潛在用途。

王教授說，他對液態金屬的研究一部分是受生物系統的啟發，另外是由於科幻小說的影響，包括詹姆斯?卡梅隆導演的電影《終結者2：審判日》中可進行形狀變換的液態金屬「T-1000」機器人。

"對我來說，沒有什麼是虛構的——科幻小說只是一個尚未被發現的科學事實。當我看到科幻小說的特效時，我就會想到如何在現實生活中創造出這種效果來。」他說。

不用擔心，我並不想創造一個終結者版的機器人，但是液態機器人的功能在現實世界中是有用的，所以我更多想在液態金屬中發現它。

來自終結者2的液態機器人具有兩個功能。一個是它可以改變形狀，然後恢復成原來的樣子。第二個是它可以從一個較軟的狀態變為一個更硬的狀態——如果你還記得它伸出手臂並把它變成一把劍的場景，它就便會從軟金屬變成硬金屬。

這兩種功能已經被發現了。中國的一個小組和美國的另一個小組發現了第一個功能，改變了形狀，然後恢復了它，我在UOW的研究小組發現了第二個現象，通過施加電壓它從軟狀態過渡到了硬狀態。

我們還開發了一種立刻形成任何模式的方法，包括在不接觸液體金屬時就可以進行書寫。我最初的想法是想辦法在實驗室里重現「麥田圈」的效果。

現在，我們創造了這種液態金屬的功能，即使是詹姆斯?卡梅隆也無法想像：如何使它像跳動的心臟一樣運動。

雖然研究論文的重點突破了基本物理的認識——了解了液體鎵的運動方式和其中的原因，但這不是它的應用，王教授說還有許多潛在的用途在裡面，使用軟材料建造的設備有很多應用。

軟機器人是我們的未來。為了開發柔軟的機器人，我們需要一種動力來驅動軟組織的移動，所以很自然地我們會想到軟機器人柔軟的心臟。

在人類和動物許多生物中，心臟支配著一切。因此，金屬的心跳可以被用作泵，作為輸送液體通過通道的驅動力。

David Cortie博士是一位ISEM研究者，也是該論文的共同作者之一，他說液體鎵振動的自我調節特性使它成為許多用途的優異候選材料。

Cortie博士說：「心跳的時間是自然發生的，你不必應用任何複雜的電子設備來計時，因此自我調節的抽吸是可能的。」

我們提出的其他一些東西是振蕩器。在電子學中，你通常需要一個定時控制器，例如每秒發送兩次脈衝，以此類推，該功能對於微流體電路中基於流體的定時器是有用的。

Zhenwei Yu, Yuchen Chen, Frank F. Yun, David Cortie, Lei Jiang, and Xiaolin Wang 7月11日在物理評論上發表了《鎵液滴中發現了電壓刺激的心跳效應》。

原文來自phys，原文題目：Science fiction becomes science fact as researchers create liquid metal heartbeat，由材料科技在線團隊翻譯整理

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