中美研究者開發(fā)可“越獄”液態(tài)金屬機(jī)器人，探索藥物輸送、清除異物

·研究人員在熔點(diǎn)為29.8℃的金屬鎵中嵌入磁性粒子，創(chuàng)造了“磁活性固液相變機(jī)器人”。當(dāng)暴露在交變磁場(chǎng)中時(shí)，磁性粒子會(huì)加熱并熔化鎵，磁場(chǎng)引導(dǎo)液態(tài)金屬，輕松“越獄”。當(dāng)冷卻時(shí)，鎵會(huì)復(fù)原其原始的人形形狀。通過(guò)加熱和冷卻磁性粒子，液態(tài)金屬機(jī)器人可在狹窄空間中移動(dòng)。

·目前微型機(jī)器人研究中最有趣的領(lǐng)域之一是臨床應(yīng)用，但該金屬微型機(jī)器人使用的磁性粒子釹鐵硼對(duì)人體有毒，這意味著只有在事后將其完全從人體中移除，它才能在臨床上安全用于人體內(nèi)部。

液態(tài)金屬機(jī)器人可在液態(tài)和固態(tài)之間快速切換。機(jī)器人熔化成液體后從籠子里滲出，在籠子外變成固體。

1991年科幻電影《終結(jié)者2》中的反派角色液態(tài)金屬機(jī)器人T-1000可在液態(tài)和固態(tài)之間變形，模仿人類相貌，身體穿越欄桿，局部瞬間變?yōu)榻饘倮?。在現(xiàn)實(shí)中，中美高校研究人員正讓機(jī)器人以液體形式從籠中“逃脫”，展現(xiàn)機(jī)器人科幻般的能力。這種10毫米高的新型機(jī)器人可在液態(tài)和固態(tài)之間快速切換。機(jī)器人熔化成液體后從籠子里滲出，在籠子外變成固體。

對(duì)于該機(jī)器人的研究是金屬微粒研究的一部分，金屬微粒是一種磁活性相變材料，可以改變形狀，快速移動(dòng)，易于控制，攜帶數(shù)倍于自身體重的物體。相關(guān)研究日前發(fā)表在Cell姊妹刊《Matter》上。

相變是物質(zhì)從固體、液體、氣體或等離子體等一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的過(guò)程。研究人員在熔點(diǎn)為29.8℃的金屬鎵中嵌入磁性粒子，創(chuàng)造了這種“磁活性固液相變機(jī)器人”?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)高級(jí)研究員、機(jī)械工程師、論文通訊作者卡梅爾·馬吉迪（Carmel Majidi）表示，這里的磁性粒子有兩個(gè)作用：通過(guò)施加外部磁場(chǎng)，機(jī)器人可加熱成液體形式或冷卻成固體形式；同樣的磁場(chǎng)也可以用來(lái)移動(dòng)機(jī)器人。

據(jù)《科學(xué)》（Science）報(bào)道，當(dāng)暴露在交變磁場(chǎng)中時(shí)，粒子會(huì)加熱并熔化鎵，磁場(chǎng)引導(dǎo)液態(tài)金屬，輕松“越獄”。當(dāng)冷卻時(shí)，鎵會(huì)復(fù)原其原始的人形形狀。通過(guò)加熱和冷卻磁性粒子，這一液態(tài)金屬機(jī)器人可在狹窄空間中移動(dòng)。

但與電影不同的是，這一微型機(jī)器人的發(fā)明者相信，他們的發(fā)現(xiàn)可以用于正途。據(jù)《BBC科技聚焦》報(bào)道，研究人員已經(jīng)用這類機(jī)器人清除胃模型中的異物，并將其用作藥物輸送系統(tǒng)。他們還用它來(lái)修復(fù)電路，將其滲透到難以觸及的區(qū)域充當(dāng)焊料和機(jī)械螺絲。研究團(tuán)隊(duì)表示，雖然目前還處于概念驗(yàn)證階段，但該機(jī)器人未來(lái)可用于生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域。

另?yè)?jù)《華盛頓郵報(bào)》報(bào)道，論文合著者Chengfeng Pan表示，這種材料可以實(shí)現(xiàn)像《終結(jié)者2》影片中一樣的性能，包括在固體狀態(tài)下的快速移動(dòng)和重物承載，以及在液體狀態(tài)下的形狀變化?！斑@種材料系統(tǒng)有可能應(yīng)用于柔性電子產(chǎn)品、醫(yī)療保健和機(jī)器人技術(shù)。”但他也表示，影片中的T-1000機(jī)器人是完全自主的，“我們的機(jī)器人仍然需要一個(gè)外部加熱器來(lái)熔化，需要外部磁場(chǎng)來(lái)控制運(yùn)動(dòng)和形狀的變化?！?/p>

未參與研究的蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院教授布拉德·尼爾森（Brad Nelson）認(rèn)為，目前微型機(jī)器人研究中最有趣的領(lǐng)域之一是臨床應(yīng)用，特別是將藥物輸送到大腦或治療血栓。但上述金屬微型機(jī)器人使用的磁性粒子釹鐵硼對(duì)人體有毒，這意味著只有在事后將其完全從人體中移除，它才能在臨床上安全用于人體內(nèi)部。