“发现号”在人造肌肉、软体机器人和微流体电路方面有潜在的应用
在一项突破性的发现中，卧龙岗大学(UOW)的研究人员在液态金属中创造了一种“心跳”效应，使金属以类似于心脏跳动的方式有节奏地跳动。
他们的研究结果发表在7月11日的《物理评论快报它是世界上最重要的基础物理研究期刊。
研究人员通过电化学刺激一滴液态镓，使其以有规律和可预测的方式振荡，从而产生了心跳。镓(Ga)是一种柔软的银色金属，熔点低，在温度大于29.7℃时变成液体。
这一发现在人工肌肉、软机器人和“芯片实验室”微流控电路中的基于流体的计时器和执行器方面具有潜在的应用价值。
王晓林教授是ARC未来低能耗电子技术卓越中心(FLEET)的节点负责人和主题负责人，他领导了来自澳大利亚创新材料研究所的UOW超导和电子材料研究所的研究团队。
王教授说:“通过设计一种特殊的电极，并对液态金属滴施加电压，我们能够使金属像跳动的心脏一样运动。”
虽然以前在液态汞中也产生过类似的心跳效应，但这产生了一种难以停用或控制的不稳定运动。汞的另一个缺点是剧毒。
相比之下，液态镓无毒，并且产生有规律的运动(频率在每分钟30-100次之间，取决于重力的影响和液滴的大小)，这使得它有更大的潜在用途。
“我不想创造一个终结者机器人，别担心。(是的，当然。)
王教授说，他对液态金属的研究部分是受到生物系统的启发，部分是受到科幻小说的启发，包括詹姆斯·卡梅隆(James cameron)导演的电影中可以变形的液态金属“T-1000”机器人终结者2:审判日．
“对我来说，没有什么是虚构的——科幻小说是一种尚未被发现的科学事实。当我在科幻小说中看到效果时，我就会思考我们如何在现实生活中创造这种功能。”
“别担心，我不想创造一个终结者机器人，但液体机器人的功能在现实世界中是有用的，所以我想在液态金属中发现更多的功能。
液体机器人来自《终结者2有两个功能。一种是改变它的形状，然后恢复它。第二种是变软变硬——如果你还记得它伸出手臂变成剑的场景，它从软金属变成了硬金属。
“这两种功能已经被发现。中国的一个小组和美国的另一个小组发现了第一个现象，改变形状，然后恢复原状，是我在UOW的研究小组发现了第二个现象，从软状态过渡到硬状态通过施加电压。
“我们还开发了一种方法形成任何模式立即，包括在液态金属上写字，而不接触它。我最初的想法是想办法在实验室里重现“麦田怪圈”效应。
“现在我们在液态金属中创造了一种连詹姆斯·卡梅隆(James Cameron)都无法想象的功能:如何让它像跳动的心脏一样运动。”
卧龙岗大学的研究团队。左起:云飞，余振伟，David Cortie，王晓林
虽然这篇研究论文关注的是这一突破的基础物理学——理解液态镓的行为方式和原因——而不是它的应用，但王教授说，它有许多潜在的用途。
“用更软的材料制造的设备有很多应用，”他说。
“软体机器人是我们的未来。为了开发软体机器人，我们需要一种动力来驱动软体组织移动，所以我们很自然地想到软体机器人有一颗柔软的心脏。
“在许多生物系统中，在人类和动物中，心脏为一切提供动力。因此，金属心跳可以用作泵，作为通过通道输送液体的驱动力。”
ISEM研究员David Cortie博士是这篇论文的合著者之一，他说液体镓心跳的自我调节特性使其成为多种用途的良好候选。
科尔蒂博士说:“心跳的时间是自然发生的，你不需要使用任何复杂的电子设备来计时，因此自我调节泵浦是一种可能。”
“我们还提出了振荡器。在电子产品中，你经常需要一个定时控制，例如，每秒发送两次脉冲的东西，所以通过类比，这种功能可以用于微流体电路中基于流体的计时器。”
关于研究
由Zhenwei Yu, Yuchen Chen, Frank F. Yun, David Cortie, Lei Jiang和Xiaolin Wang合著的《在液态镓液滴中电压刺激心跳效应的发现》发表于7月11日物理评论快报．
澳大利亚研究委员会通过ARC未来奖学金项目和ARC发现项目支持了这项研究。
FLEET的新材料
小林王
王晓林教授领导舰队的卧龙岗大学节点，以及领导使能技术团队开发了新型原子薄材料，支持FLEET对超低能量电子产品的研究，并在卧龙冈大学和莫纳什大学以及合作组织(清华大学、新加坡国立大学和ANSTO)管理新型2D材料的合成和表征。
他领导FLEET研究磁性拓扑绝缘体中的电荷和自旋量子效应，并与莫纳什大学、新南威尔士大学、澳大利亚国立大学和RMIT的FLEET研究人员联合研究制造高质量样品。
新型材料是FLEET寻求开发新一代超低能耗电子产品的关键。
FLEET(澳大利亚研究委员会未来低能耗电子技术卓越中心)汇集了100多名澳大利亚和国际专家，共同致力于开发新一代超低能耗电子产品。
这些工作背后的动力是日益增长的挑战计算能量美国耗电量占全球的5-8%，而且每十年就翻一番。
更多的信息
- 联系王晓林教授xiaolin@uow.edu.au
- David Cortie博士dcortie@uow.edu.au
- Ben Long UOW媒体和公共关系协调员ben_long@uow.edu.au
- 看心跳效果和研究人员的高分辨率照片(可下载)
- 访问澳大利亚创新材料研究所
- 发现原子薄和其他新材料
- 遵循@FLEETCentre
- 订阅app雷竞技
研究人员在液态镓中模拟麦田怪圈
在外加电压下使液态镓变形和凝固
通过施加电压在液态镓中“书写”