機器人液化越獄！中國團隊實現終結者幻想，靈感竟來自海蔘_風聞

　　夢晨 羿閣 發自 凹非寺

　　量子位 | 公眾號 QbitAI

　　《終結者2》中，液態金屬機器人T1000變形穿過鐵柵欄，追殺主角。

　　30多年後，這一幕在實驗室裏成真了！

　　只見樂高小人形狀的機器人被關在“監獄裏”，找到合適的角度後開始加熱自身，熔化成液態。

　　成功“越獄”後竟然又重塑自身，恢復原型。

　　網友看過後覺得，這個再加上AI聊天機器人，我們正在走向電影裏描繪的那個2029年。

　　以及開玩笑説為啥科學家們就非得如此努力的創造《終結者》的時間線？

　　不過這個研究中的機器人可不是穿越時空來追殺人類反抗軍領袖的（狗頭），而是在醫療、工業上都有應用。

　　這項研究發表在Cell旗下期刊Matter上，來自中山大學廣東省傳感技術與生物醫療儀器重點實驗室、浙江大學流體動力與機電系統國家重點實驗室、以及卡耐基梅隆大學軟體機器人實驗室合作完成。

　　受海蔘啓發

　　令人意想不到的是，研究團隊表示這個機器人的靈感來自於自然界中的海蔘（莫非是團隊在廣東的成員經常吃？）。

　　別看海蔘屬於軟體動物，但它可以自由改變身體的硬度。

　　其背後原理是改變富含蛋白的原纖維間基質的硬度，以提高其承載能力。這一招可以有效防止環境對其造成的物理損害。

　　同理，這個機器人也能夠自由切換液態和固態，只不過背後是由磁場驅動。

　　以往的磁性機器人材質要麼是硬邦邦的固體磁性彈性體，要麼是黏糊糊的液體材料。

　　這次，研究團隊創造性地提出了一種新材料——磁活性相過渡物質(MPTM)。

　　MPTM由嵌入鎵（一種熔點很低的金屬）中的磁性粒子組成，不但具有高機械強度、高負載能力，還能快速運動、有強大的可控性強和形態適應性。

　　只需通過交變磁場加熱和環境冷卻，就能使MPTM在固態和液態之間實現可逆轉換。

　　實驗證明，由這種材質製造出的機器人在兩種形態中都有很好的表現：

　　固體形態時，該機器人的機械強度達到了強度21.2MPa，剛度1.98GPa，能承受自身重量30倍的物體。

　　嵌入的微粒子的穩定磁化也使其具有更靈活的移動性，移動速度最快可達1.5m/s；

　　液體形態時，由於磁性微粒能夠旋轉和重新定向它們的磁極，該機器人可以自由實現伸長、分裂和合並。

　　甚至，研究人員還使用更強的磁場將磁性粒子向上拉，使機器人學會了跳躍。

　　在操作上，由於MPTM的複合材料的熔點接近室温，當研究團隊使用交變磁場時，液態金屬中的電子會形成電流，這些流過機器人身體的電流將其加熱並最終使其熔化。

　　在自然冷卻後，液化的機器人又會重新變回固體。

　　就像前文展示的一樣，這款能在固態和液態之間自由轉換的機器人，未來有望用於醫療保健、精準的貨物運輸、電子修復等等領域。

　　如果做成微型機器人，可以到人類體內清除異物，進入胃部後變成液態包裹住異物一起帶走。

　　工業上，它可以化身成一顆萬能螺絲釘，完美適應不同形狀不同尺寸的螺絲孔，並承受10kg的重量。

　　又或者把自己當成焊料自動組裝電路，成功點亮燈泡。

　　軟體機器人研究爆發，多個科幻點子“成真”

　　液態金屬機器人研究，始於2014年。

　　中國科學院理化技術研究所與清華大學聯合研究小組首次揭示了液態金屬的可逆形態切換行為，登上Advanced Materials期刊封面，引起重大反響，成為這一領域的開端。

　　下一個里程碑，是同一團隊發現液態金屬具有類似生物細胞吞噬外界顆粒的行為，“吞食”鋁片後就可獲得能量，實現了液態金屬機器人的自主驅動。

　　近年來，鎵合金材料、3D打印技術的成熟，讓液態金屬機器人研究進一步爆發。

　　論移動速度可以達到70體長/秒，某種意義上比地球上最快的陸地動物獵豹還快（23 體長/秒）。‍

　　論變形和恢復能力也幾乎達到了電影中描繪的任意變形。

　　不過還有存在一個問題是難以精確控制，從而難以進入實際應用。

　　這次最新研究的共同一作潘程楓表示“讓機器人能夠在液態和固態之間切換，賦予了它們更多的功能”

　　完成這項研究時，潘程楓所在單位為流體動力與機電系統國家重點實驗室及卡耐基梅隆大學，後來到了港中文大學做博士後。

　　在港中文，他還參與了另一種可執行可逆性伸縮變形、彎曲和按需運動的軟體機器人研究，這一次則是受水蛭伸縮能力的啓發。

　　這項研究的合作者港中大教授張立，還開發了像漫威“毒液”一樣的粘液機器人，如果感興趣的話，還可以點擊這裏。

　　論文：

　　https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00693-2

　　參考鏈接：

　　[1]https://techxplore.com/news/2023-01-person-shaped-robot-liquify-power-magnets.html