元素百科为您介绍我国液态金属研究的再突破，可稳定呈现自由塑形效果。11月11日，中国科学院从中国科学院获悉，最近，中国科学院物理化学研究所低温生物医学研究小组首次报告了石墨表面液态金属的自由塑料效应，实现了反重力攀爬运动，并以封面文章的形式发表在《先进材料》中。此前，由于其表面张力大，金属液滴通常以球形的形式存在于电解液中，其塑形能力和变形模式相对有限。
液态金属可以塑造各种性状
在这篇题为“石墨表面的液态金属控制论文中，研究小组首次发现，通过引入石墨基础，电解质环境中的液态金属可以灵活地塑造成条形、三角形、方形、环形等各种尖锐图案，以及更多的任意形状。到目前为止，虽然液体金属可以通过外部电场短时间改变形状，但一旦去除外部电场，液体金属将在其表面张力下迅速缩回球形，无法维持以前的结构。液态金属的自由铺展和塑形效应为柔性变形机器人的开发甚至4D打印提供了新的方向。
实验表明，当一滴液态金属放置在浸泡在氢氧化钠溶液中的石墨表面时，液态金属会自动摊开形成平煎饼，这与玻璃基底上的球形液态金属非常不同。这种铺展效应的主要原因是液态金属与石墨基底之间的电化学相互作用。在碱性溶液中，石墨表面通常带正电荷，液体金属表面带负电荷，当两个导体接触时，电荷从液体金属流向石墨，液体金属表面氧化形成氧化膜，显著降低表面张力，液体金属类似泥浆状态，可随意形成各种形状。本研究首次实现了液态金属在开放液体环境中的自由塑形，突破了原有的液态金属元件控制模式，在不定形柔性电子设备、可变形智能机器的设计甚至先进制造中具有重要价值。
液态金属自由塑形效应
此外，基于石墨表面的液态金属自由塑形效应，研究人员探索了丰富的物理化学图景，不同于塑料、玻璃等传统基底材料，初步揭示了其独特的变形和爬行行为的内部机制。有趣的是，作者还首次揭示了电控液态金属在自由空间中的蠕动和爬坡能力，实现了反重力运动；采用传统材料，液态金属由于重力大，表面光滑，难以攀爬，不易通过外电场实现反重力牵引。近年来，液态金属柔性机的理论和技术内涵得到了拓展。
