清华大学的「液态金属软体机器」到底是什么？发展前景如何？ 谢钧 半业内的无知小孩跳出来说两句。 先前也在刘静老师实验室待过一阵，对这方面也有点些微了解，看过几篇 paper。 干货肯定是有的。先前实验室在液态金属方面已经做了大量的工作，但是主要集中在液态金属的电路印刷上，见http://link.springer.com/article/10.1007/s00339-013-8191-4等。之前该实验室也有在液态金属通电发生形变方面有一定的研究，见http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/103/6/10.1063/1.4817977。所以相比较之下，这一次的成果，的确称得上是一个巨大的进步，至少从专业领域里面看（这回太火，懒得找链接了；路透社都找上门来了搞得我们附近实验室的看着各种羡慕嫉妒恨）。 但是呢，刘静老师呢比较懂得做宣传；实际看呢，立刻就失望鸟。事还是那么回事，但是也木有辣么流弊。嗯实验跟数据都是杠杠的木有任何问题，但是一看 paper 就发现要应用到实际，还有很长的路要走。根本就不是很多人想的那样，哎呦我中国要造 T1000 了，呵呵。 为什么呢？还是看 paper 中的例子。来看看之前的加压形变[8]。 嗯变还是变得不错的。嗯电压也不高，3.....咦？单位肿么是千伏？5mm 的液态金属液滴要上千伏的电压，还是直流，实际应用上哪弄去你告诉我。 还有，之前实验室已经做了很久，成果也比较理想的液态金属印刷电路。按理说 paper 发了不少了，看上去也是非常 promising 的应用领域：电路设计又可以大开脑洞了，可以弄成奇怪形状的电路、可以弯曲可以折叠的电路（如图，[7]） 看上去直接亮瞎了我的 24k 钛合金狗眼啊。可是呢，咦为什么旁边的比例尺有点奇怪？厘米级别的比例尺，这看上去导线差不多有 4、5mm 粗吧，比我在嘉立创做的双面板加粗的电源线还要粗真的好么。我要在上面放个 430 走线都没法走了吧。说好的柔性电路能够降低电路体积的呢 (╯‵□′)╯︵┻━┻ 另外这货现在能不能双面走线、具体要如何焊接，插装还是贴装，都不知道哇。况且基本的元器件还是得用原来的，电路弯不弯（我反正不弯）也没啥子好处。还可能影响电路稳定性（一步小心哪里弯了碰到地线短路了查都查不出来） 收，言归正传 对于【液态金属软体机器】，最重要的突破口就是实现自发反应进行驱动，提供了一个崭新的动力源。而这点的应用前景非常广阔。但是就现在许多宣传中所说的，具有比较强的误导性。主要有以下几点： 1. 可变形。是的在该项目中液态金属是可以变形的，但是不是像很多人以为的那样，跟变形金刚啊终结者啊那样的（汗Σ( ° △ °|||)︴）。而是说在一定的约束环境之下，可以通过外力发生一定的形变同时仍然保持原有功能不变（在这里为在液体中的推进作用）。通俗点，就像是一块橡皮泥，你捏它它是会扁的，你可以把它捏成个高达，但是它做不到自己变出个高达来。但是虽然结果可能让大家有点失望，但是这一点在应用当中却是非常的重要。例如之后如果真的要以液态金属为架构设计血管机器人，这样就可以通过对自身的压缩从主要血管进入较细的分支当中而不会有血管栓塞的可能。 2. 自主运动。是的液态金属已经可以实现自己动了，但仍然不是像很多人想的那样，蒙多想去哪就去哪。不行，简单的上下左右也不行。必须要在导管中实现轨迹运动。但是这仍然是一个非常振奋的发现，有望在 MEMS 血管机器人之外另外开拓一个血管机器人的研究方向。因为在自带动力的情况下，就有望能够控制它在人体血管内的移动，而不用被动地随着血液流动。而这在临床当中的应用也是非常重要的。例如希氏束电图的测量，需要从股静脉插入电极导管并固定于心脏相应部位（想想都头大）。如果能够用血管机器人实现将会大大降低手术复杂度与创伤。具体如何实现，母鸡，表问我；估计现在刘老师实验室也没几人有一个明确的 idea。而且这个反应是否能够在血液当中进行，是否会对血液成分造成影响，貌似刘老师实验室还没有做相关的实验。 那么可能有人要问了，你现在这个研究搞出来，好像哪都用不了嘛。那你做它有毛用？噱头？骗经费？不是的，很多技术都是一步步成形的。当年法拉第做电学实验演示的时候，有贵族问他，你这个有什么用呢？法拉第说，先生，不用多久它就会给您交税的。法拉第能想象到 200 年之后我们手中的 IPhone 吗？肯定想不到，但是他相信做这个有前途。 包括之前对于液态金属相关的研究，实际上也没有像我描述的那样前景黯淡。事实上虽然我还不是很清楚通电形变到底要怎么利用（能量输入与输出差太大了，怎么用怎么不划算），但是类似于液态金属印刷电路的应用还是很有希望的。现在仅仅是实验室的工艺限制，导致了我现在对于毕设到底用不用液态金属进行电路实现实在犹豫不决。但是相信这种工艺问题很快会得到解决。而且，由于液态金属可以使用近乎任意一种印刷底物，其对于电路设计方面的影响也将是巨大的。例如在人体上印刷电路[6] 我们也有理由相信，在科技发展更快的今天，我们应当很快就能看到液态金属在不同场合的使用了。至于会发展成什么样，前景到底有多美好，法拉第想不到，我也想不到（不过刘静老师脑洞比较大，这问题问他估计有戏哈哈哈）。 最后，当然还是要义正言辞地说一句，刘静老师是我认识的老师当中，很少的能够同时将科研与科普两方面都做的很突出的教授。他有前瞻性的眼光，懂得如何宣传实验室的科研成果，我不认为这有什么错误。不像很多人说什么都是国内教授搞什么噱头。这些都是实实在在的实验结果，不含一点水分，在此可以以个人名义担保（虽然感觉我一个人好像没什么分量的样子。）。 先说这么多吧，抱歉我好像有点偏题了。有什么补充之后再加吧。 利益相关：上过刘静老师的微纳米生物医学技术与仪器课程；在其下属实验室做过 SRT（不是液态金属方向）；毕设使用液态金属印刷方式作为电路板制作工艺。 参考文献： [1]Haiyan Li, Yang Yang, and Jing Liu, "Printable tiny thermocouple by liquid metal gallium and its matching metal", Appl. Phys. Lett. 101, 073511 (2012); doi: 10.1063/1.4746397 [2]Yi Zheng, Qin Zhang, and Jing Liu, "Pervasive liquid metal based direct writing electronics with roller-ball pen", AIP Advances 3, 112117 (2013); doi: 10.1063/1.4832220 [3]Yunxia Gao, Haiyan Li, Jing Liu, "Directly Writing Resistor, Inductor and Capacitor to Composite Functional Circuits: A Super-Simple Way for Alternative Electronics", PLoS ONE 8 (8): e69761. [4]Qin ZHANG, Yi ZHENG, Jing LIU, "Direct writing of electronics based on alloy and metal (DREAM) ink: A newly emerging area and its impact on energy, environment and health sciences", Front. Energy; DOI 10.1007/s11708-012-0214-X [5]Yi Zheng, Zhizhu He, Yunxia Gao & Jing Liu, "Direct Desktop Printed-Circuits-on-Paper Flexible Electronics", SCIENTIFIC REPORTS; DOI: 10.1038/srep01786 [6]Yang Yu, Jie Zhang, Jing Liu, "Biomedical Implementation of Liquid Metal Ink as Drawable ECG Electrode and Skin Circuit", PLoS ONE 8 (3): e58771. [7]Qin Zhang, Yunxia Gao & Jing Liu, "Atomized spraying of liquid metal droplets on desired substrate surfaces as a generalized way for ubiquitous printed electronics", Appl. Phys. A DOI 10.1007/s00339-013-8191-4 [8]Yang Liu, Meng Gao, Shengfu Mei, Yanting Han, and Jing Liu, "Ultra-compliant liquid metal electrodes with in-plane self-healing capability for dielectric elastomer actuators", Appl. Phys. Lett. 103, 064101 (2013); doi: 10.1063/1.4817977 查看知乎原文
