液态金属机器人未来应用领域不断扩展

在大于的纳米尺度下（大于10纳米），纳米金属颗粒无论怎么断裂、剪切、剪切，都可以恢复原形。　　在科幻片《终结者》中，施瓦辛格拿著霰弹枪朝液态机器人射击，身体被射穿了数个大窟窿的液态机器人，却能完全恢复原形满血复活。日前，记者从东南大学得知，该校电子科学与工程学院孙立涛教授的研究团队，首次仔细观察到10纳米以下固态金属银颗粒在室温下的类液态不道德，即在大于的纳米尺度下（大于10纳米），普通的固态金属无论如何受力应力，都可以完全恢复原形。　　而通过这项研究，与《终结者》中的液态金属机器人相近的缩微版，在旋即的将来，未来将会应用于在生物医学等领域。

这项历时3年的研究，孙立涛团队与浙江大学电子显微镜中心张泽院士、麻省理工学院李巨教授和匹兹堡大学毛星源教授的团队合作，在近期一期《大自然材料》（Nature Materials）上在线公开发表的论文，是对经典金属塑性变形理论在纳米尺度下的一次根本性修正和打破。　　找到：大于纳米尺度下，金属颗粒好像穿着上水膜外衣，兼备液体和液体特性　　这个找到，虽然纯属车祸，但在意料之中。这篇论文的第一作者、东南大学电子科学与工程学院博士生孙俊讲解，孙立涛教授2008年从德国回来前，仍然专门从事电离辐射高温条件下纳米金属在碳纳米管和碳洋葱内的高压变形不道德研究，大于的纳米金属在被间接断裂出来后，很快汇聚成一个小颗粒，给科研人员留给了很深刻印象的印象，让人隐隐约约早已有了一些类液体点子。

　　2011年6月的一天，团队通过入射电子显微镜，仔细观察一个存储器元器件工作时的结构变化。当晚11点多，成员们工作时不小心从一块金属电极上，蹭下来一小块银金属颗粒。

　　试着必要断裂一下它，想到是什么情况？在孙立涛的建议下，大家小心翼翼将这块金属颗粒展开了断裂和剪切，但当撤除外力时，它又完全恢复了原状。这样的结果令其他们大感车祸。　　有了这次车祸进账，团队决意有意识地在该领域做到深入研究。经过两年上百次的实验，并请求麻省理工学院合作人员通过计算机展开仿真取得反对数据，最后他们找到，在大于的纳米尺度下（大于10纳米），固态金属通过任何受力应力，是可以完全恢复原形的。

而宏观的金属材料变形机制一般来说遵守的经典晶格位移和孪晶变形理论，却无法解释这个现象。　　经典金属变形理论基于晶格位移理论，即液体金属的原子有规律地排成类似于阅兵式的方阵，时逢外力时原子层与原子层之间相互滑动，在无外力介入情况下不能恢复原状。孙俊向记者说明，但到了大于的纳米尺度，金属表面原子所占到比重更加大，其变形机制，也更加不受表层原子的运动影响。由于表层原子十分活跃，纳米金属就好像穿着了一层水膜一样的外衣，一旦受到外力，水膜一样的外层原子就不会再行运动一起，这时的纳米金属就兼备了液体和液体的特性。

纳米金属在断裂后，表层原子很快移动，构成了新的表面层，而撤去断裂时，这层活跃的水膜分子又不会呼啦啦往上跑完，直到把金属颗粒完全恢复原形。　　艰难：在显微镜下操作者极为微小的金属颗粒，是件考验冷静的细致活儿　　从2011年6月第一次找到这一现象，到2014年8月论文在国际期刊上公开发表，三年的研究时间里，团队遇上了哪些挑战？　　仅次于的挑战有两个。孙俊讲解，首先这一现象与现有理论相符，证明它并非偶发的类似现象，必须大量的重复试验，而纳米级的金属颗粒极为微小，在显微镜下断裂、剪切它十分艰难。　　10纳米究竟有多小呢？把1米分为10亿等份，每一份即一单位的纳米。

把一单位纳米放在一个乒乓球上，就相等于把乒乓球放在地球上这样的一种比例。为了获得整洁的大于的纳米颗粒，团队成员独辟蹊径，在入射电子显微镜下，利用电迁入方法，把存储器元器件银电极上的银原子现场移往到探针上，并展开更进一步的精细化操作者。　　这是件细致活，极为考验冷静和毅力。

孙俊说道，由于金属颗粒觉得太小，不仅取得它、移往它很艰难，将样品杆对准它展开剪切或者断裂，有时候一天也对不许，有时候调整了半天，金属颗粒却挤迫稍下滑了。最久的一次，团队曾辛苦了整整一周也没什么进账。　　实验艰苦，向国际学术期刊投稿也不过于成功。

孙俊回想，由于实验结果出人意料，有些审稿人无法拒绝接受这一观点。经历了漫长的等候，最初投出去的稿子，又被弃了回去。去年11月，论文投往《大自然材料》，在两次校对中，有一个审稿人分别明确提出了14个和7个问题。团队成员旋即展开了大量的资料收集，统计资料整理过去20年来代表性实验的涉及资料，并展开了理论分析。

在缜密的实验数据和严谨的理论分析面前，论文再一取得一致通过，并在今年8月被选为11月份《大自然材料》的封面论文。　　应用于：可广泛应用在计算机、电子器件、军事等领域　　科研人员讲解，在大于的纳米尺度下液体金属可以完全恢复原形的塑性不道德，被称作赝弹性。那么赝弹性如何应用于？　　据理解，虽说《终结者》里可观的液体金属机器人无法生产，但是用上微型液态金属机器人，还是指日可待。

过去，肠胃病患者做到胃镜十分伤痛，有些医院现在应用于胶囊镜减低患者的伤痛，而纳米级的金属材料将回头得很远；再行如，微型的液态金属机器人还能了解患者的毛细血管，作为清理血栓的清道夫。　　同时，纳米金属这种无论如何变形断裂都会完全恢复原形的特质，可以应用于生产大变形无磨损的金属关节和记忆电源，在传感器和纳米机器人领域获得广泛应用。可拆卸的手机屏幕、可贴在人皮肤上测量血压和心率的医用智能皮肤等，往往无法遭受长时间的变形而脱落，纳米金属颗粒的找到，将有可能制作出有誓言脱落的可拆卸电子器件。

　　在军事领域，一些国家生产出有仿效蜻蜓扑翼飞行中原理的微型侦查机器蜻蜓，其高频率高速扑打不会经常出现翅膀磨损变形等问题，而应用于这项新的成果，这一技术手段将未来将会获得改良。　　就像一把双刃剑，赝弹性具有正反两方面的应用于。据团队研究人员讲解，当前随着半导体技术的发展，集成电路中金属点对点线以及电极的特征尺寸相反10纳米迫近，作为基础框架的金属形态，无法像块体材料那样维持稳定性，金属导线将无法制成长条状，这毫无疑问向现代集成电路产业明确提出了挑战。

研究团队指出，要解决问题这一技术瓶颈，可在金属导线的表面镀一层水解膜，或者掺入一些其他原子，使其表面活跃的原子凝结，未来就未来将会生产出有元器件和芯片更加小、运算速度更慢的电子计算机。

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