科学家可以免提操纵这种液态金属

物理学家王晓林自豪地宣称,他的实验室的研究将科幻小说中的虚构作品脱胎换骨。科幻电影,包括他最喜欢的电影系列《终结者》和《黑客帝国》,指导了他的大部分研究;他的最新作品唤起了《终结者 2:审判日》及其变形 T-1000 反派的场景。王的作品本身就是一个场景窃取者:他的团队可以操纵液态金属的形状和运动,甚至使它们悬浮——所有这些都是从远处进行的。

“最初的想法是制作电影中的所有特效,”澳大利亚卧龙岗大学超导与电子材料研究所教授王说。“对于普通观众来说,电影中所有的液态金属效果都是科幻小说,”他补充道,“但对我们来说,它们都是科学事实。” 他说,到目前为止,其他非接触式操纵技术,例如那些使用声波或光的技术,通常一次轻推一个或几个微观物体。另一方面,他的团队最近发表在《美国国家科学院院刊》上的新工作可以处理更大、自由流动的金属目标。

Wang 的研究以液态金属合金 Galinstan 为主角——镓、铟和锡元素的混合物。它的熔点为负 2 华氏度,因此在室温下,这种金属常年呈液态。(低于 2 度,它是固体。)除了 Galinstan 无毒且导电这一事实之外,还可以控制合金的表面张力。这一特性决定了液体是否会形成液滴或渗入水坑。研究人员发现,用电击打材料以氧化表面会触发它改变其表面张力,从而改变液态金属的形状。

为了他们的表演停止,研究人员将加林斯坦注入一桶氢氧化钠中,氢氧化钠是一种氧化剂,可作为加林斯坦进行表面张力转换氧化反应的化学饲料。起初,合金滴入缸中,就像水龙头漏水的水滴一样。但是一旦研究人员打开电压,滴落的金属就会变成一条不间断的水流,其直径与人的头发一样粗。更重要的是,在附近有磁铁的情况下,自由落体的细雨变得活跃起来。

带电的金属随着磁铁的运动同步抽动,因为它有电流。该电流反过来在液态金属周围产生自己的微型磁场,以抵消外部磁铁的影响。通过将背景磁铁放置在正确的位置,研究人员在液态金属中产生了一种排斥力,足以支撑整个水流以抵抗重力。有些溪流一次长达三英尺。进一步切换外部磁场,就像一只看不见的手一样引导着金属流。

当研究人员在流动的金属周围移动磁铁时,它在空间中同步套索,在重力的牵引下盘绕和猛烈撞击,就好像它有自己的思想一样。“这就像挥舞着一条丝带,”研究作者、卧龙岗大学的物理学家 Yahua He 说,他领导了这些实验。“这太棒了。”

王和何说,他们的技术可用于将液态金属雕刻成有用的结构——一种能够获得精细特征的金属制品。研究人员还希望将这种液态金属与其他材料结合起来制造智能假肢。据王说,液态金属的可转换刚度和柔韧性可用于生成人造肌肉。虽然可以肯定的是,目前,王的液态金属——也许值得庆幸的是——远非虚构的 T-1000 所能做到的。

与此同时,研究人员正在探索动态液态金属存在哪些新现象。过去,该团队已经证明,他们的液态金属可以改变形状,在电击时像跳动的心脏一样跳动,并在命令下渗入多孔材料——提醒观众 T-1000 行走的终结者 2 场景通过金属条。

“说实话,很难做得比我们迄今为止所做的更好,”王说。“我们认为,我们已经创造的东西足以让詹姆斯卡梅隆(终结者 2 的导演)为他的下一部电影获得灵感。”

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