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其實，讓液態金屬動起來早在第一次試驗中就已經實現。在電場的作用下，人為控制出來的液態金屬球發生了自旋現象。

研究人員盛磊向南方日報記者展示的試驗中，能清楚地看到金屬球的周圍形成了一個漩渦對。如果將墨水灑在金屬球上，旋轉的金屬球立馬將墨水引向了兩邊，其自旋的方向清晰可見，整顆液態金屬球并非是按逆時針或者順時針在旋轉，而是在兩個半球上各自有一個自旋轉。

而且，將正負兩個電極放入容器中之后，液態金屬球會朝著正極的方向運動。劉靜將其稱為“電驅動”。

但是，最新的科研成果卻讓這個發現顯得不那么“牛逼”。

還是一次偶然。

在去年9月的一次實驗中，液態金屬表面的氧化物影響了實驗效果。張潔隨手抄起桌上的一張鋁箔，卷成小棍試圖剝去液態金屬表面的氧化膜。奇跡就這樣不期而至。當鋁箔碰到液態金屬球的時候，這個安靜的球體竟然燥動起來，它開始在裝有氫氧化鈉溶液的器皿中運動，圍著器皿的內壁一圈圈的跑動。

這時，沒有人向之前一樣給它通電，也就是說這不是“電驅動”。而且，沒想到的是，液態金屬竟然不知疲憊地奔跑了一個小時還沒有停下來。

為了向南方日報記者展示自主運動現象，盛磊將一塊鋁箔放在液態金屬球旁邊，只見液態金屬球慢慢地吞噬了這塊鋁箔，并且將鋁箔移動到了它的“尾巴”處，開始奔跑起來。鋁箔則慢慢地消失，仿佛被這個液態金屬球“消化”了一樣。

“最奇怪的是液態金屬并不是自身與鋁發生化學反應，它是把鋁當成了食物，為它自身的運動提供能量。”劉靜說。

這讓液態金屬擺脫了對于龐雜的外部電力系統的依賴，實現了自運動。目前，實驗室已能制成不同大小的液態金屬，尺度從數十微米到數厘米，且可在不同電解液環境如堿性、酸性乃至中性溶液中運動。

而且，在實驗中，吞噬了鋁箔的液態金屬球既可在自由空間運動，又能于各種結構槽道中蜿蜒前行。它還可隨沿程槽道的寬窄自行作出變形調整。實驗室人員甚至還為它設計了專門的跑道，各種大小的液態金屬在里面隨意穿行。

高效率能量轉換

液態金屬在吞噬了相當于其體重3%左右的鋁箔后，可以5厘米/秒的速度運動一個小時以上，這時的液態金屬既是新材料又是新能源

液態金屬既可以人為控制形狀，又能在不借助外部電場的作用下實現自主運動，已然“驚世駭俗”。論文發表之后迅速引起關注，據盛磊介紹，《先進材料》雜志的其他文章平均受關注指數在6左右，而他們的文章遠遠超過了這個平均值，發表一個月以來已達267，“獲得這個雜志有史以來最高的關注度”。

“因為鋁很容易形成氧化膜，導致其不與其他物質發生反應，但是液態金屬阻斷了鋁的氧化膜的形成，使其與容器中的液體發生反應，從而為液態金屬的運動提供能量。”劉靜說。

這個過程中提供能量的機制就是原電池反應以及氣泡的推動。所謂原電池反應，指的是由兩塊活潑性能不同的金屬作為原電池的兩個電極（活潑的金屬是電池的負極，不活潑金屬作為電池的正極），放入電解質溶液中，再由導線形成閉合回路。

據劉靜介紹，剛開始“液態金屬機器”沒有外部動力，“吞噬”鋁片后，被卸掉裝甲的鋁片與溶液發生反應，在電解液里形成原電池反應，會產生電力和氫氣泡推動液態金屬前進。

如果液滴個體很小，在微米級別，就可以靠氣泡的反作用力推動；如果液滴個體比較大，在毫米、厘米級別時，氣泡的作用微乎其微，這時，鋁與液態金屬組成短路原電池，形成內生電場，這會改變液態金屬表面電雙層的分布，誘發液態金屬表面張力出現不均衡，進而產生較大推動力。“液態金屬表面張力是液體里最高的，是水的近9倍。由于它既是液體又能導電，就可以在電雙層表面張力作用下運動。表面張力會讓液態金屬向球形發展，在內部形成漩渦。從流體力學來說，是非常獨特的，像風火輪一樣內部出現大回環，又像坦克一樣用輪子帶動履帶。”劉靜說。

液態金屬在吞噬了相當于其體重3%左右的鋁箔后，可以5厘米/秒的速度運動一個小時以上。“這個能量轉化機制是非常高的，雖然我們沒有詳細的測算，但是對比來看，絕對算高效率。”盛磊說。

在盛磊看來，吞食了鋁箔而進行自主運動的液態金屬既是新材料又是新能源，“首先這種能量轉換機制非常好，其次，自主運動的液態金屬本身也是一個動力源，可以為其他的物體運動提供動力。”

■應用前景

關于液態金屬的研究成果，最吸引人的莫過于制造一個液態金屬機器人。但是盛磊坦言距離這個目標還很遙遠。

首要的障礙就是如何加強對于液態金屬形態以及運動的精確控制。劉靜表示，目前還無法通過人為控制使得液態金屬出現更多的形態變化。

讓液態金屬“站”起來一直是這個團隊努力實現的事情，但是目前奇跡還沒有發生。據劉靜介紹，就像人體一樣，是由各個部分組成的，要想讓液態金屬站起來，或許也要考慮這種組合的方式。比如，他們正在試圖給液體金屬機器人搭建支架，讓它們通過附著的方式組合起來，從而完成站立這一壯舉。

“把液態金屬用皮膚套裝起來，或者用毛細現象將它附著在其他金屬骨架表面，它就可以不局限于溶液中，能走出去執行高難度的特殊任務”。

液態金屬機器人需要融合材料學、生物學、機器人、流體力學、電子、傳感器以及計算機等多學科的知識，這才是把想象力變成現實的基礎。

在研究團隊的設想中，救災中柔性機器人可以穿過狹小空隙再恢復原形繼續執行任務；醫療手術中，柔性機器人可沿血管等人體自然腔道運動，將藥物送入靶點，或者直接清掃血管里的垃圾；在外太空探索中，柔性機器人可以在微重力或無重力環境下執行任務。

“如果把電子編程看做是神經調控，液態金屬看作‘細胞’功能執行單元，通過電子芯片進行編程并結合一定的材料技術，就可以讓液態金屬實現可控的變形和組裝集成，并實現傳統型剛性和硬質機器人無法做到的無縫連接。”劉靜說。

這些設想還有些遙遠，但是關于液態金屬的應用卻已成為現實。

2013年，劉靜基于對液態金屬的研究，成功實現了在紙上“打印”電子電路：它的基本觀念在于，在常溫狀態下，“墨水”就是液態金屬，打出來就能成為電路。

2002年前后，劉靜使用一種液態的鎵銦錫合金，用作計算機CPU冷卻劑，以替代傳統的風扇散熱器。

由于鎵基液態金屬具有杰出的導電性能，是水的數億倍，其電導率顯著優于納米復合材料等其他熱門神經修復材料。劉靜便朝著這個方向大膽邁進，使用鎵基液態金屬修復人體受損的神經。研究團隊將牛蛙大腿上的坐骨神經剪斷，再用注射器將液態金屬注射進去，以連接剪斷的神經。結果發現，重新連起來的神經能很好地傳遞刺激信號，在信號傳導效果上與未受傷的神經幾乎一樣。而且，由于鎵銦錫金屬在X射線下具有很強的顯影性，在完成神經修復后很容易再通過注射器取出體外，這就避免了復雜的二次手術，被稱作是“令人震驚的醫學突破”。 （記者 王騰騰 實習生：張阿高 策劃統籌：黃慧瑩）