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“可变形机器人”离我们还有多远?液态金属打开新世界的大门!
早在1991年,电影《终结者2》以炫酷的黑科技为我们打开了一扇想象的大门,电影中出现的各种科幻般的机器人带我们大开脑洞,其中一款由液态金属打造的机器人T-1000,凭借自己高效的瞬间复原能力和随意改变身体形态和样貌的能力,更是让人惊叹不已。正当我们还在为这些科幻场景感叹的时候,现代科学的发展告诉我们,这些并不遥远,“可变性机器人”正在朝我们走来!
“感谢大自然,居然有这种如此神奇的材料! ”
清华大学教授、中科院理化技术研究所研究员刘静一说起液态金属的发现过程就像打开了话匣子,欣喜和激动也溢于言表。其实,早在十余年前,刘静就意识到液态金属研究的科学意义和重大价值,带领团队开展了相应的基础与应用探索,并先后取得一系列首创性成果。
刘静在向国家自然科学基金委主任杨卫讲解科研成果
顾名思义,液态金属就是液态存在的金属,特别是在常温下能够液态存在,也称低熔点金属,如镓基、铋基金属及其合金。这类材料安全无毒,在常温下可流动,导电性强,热学特性优异,易于实现固液转换,且沸点高,不会像水那样沸腾乃至爆炸,诸多尖端功能材料的优势集于一体,突破了许多领域传统技术的应用瓶颈,因而也具有非常重要的战略意义。
为了解决计算机的冷却问题,刘静带领其团队逐渐发现了液态金属的独特性能,并且第一次把金属流体引入到计算机的冷却,在整个过程中,一次偶然的液态金属飞溅,使得团队考虑到要是将这种材质用在墨水上就能形成随意形态的电路。就是在这样的偶然性中,刘静团队把液态金属做成打印“墨水”,首次研发出纸上直接生成电子电路的技术。仅仅一年后,团队又研发出世界首台室温液态金属打印机,借助该设备,只需在计算机上设定程序,就可以“打”出个性化的电路系统。
据刘静教授介绍,目前研发出的液态金属直接印刷电子电路的技术,其墨水就是液态金属,从网上下载电路图,直接打印出来,不用再到生产线上进行一系列繁琐的工序,在办公室便可以实现。同时,用液态金属作为笔芯的材料,制造出来的笔,很容易就能画出电路,而电路可直接打印在纸张和透明胶片上,因而打印A4纸大小的纸电路,只需十几分钟。这样一来,可以根据所需快速打印电路、零件,节省了时间,液态金属使得电子制造更为灵活和高效。
提起液态金属的发现,刘静充满着惊喜,“感谢大自然,居然有这种如此神奇的材料,这真是匪夷所思的现象”,如今,在室温金属流体研究渐成国际重大科技前沿和热点时,刘静团队已获得80多项专利技术,为我国相关产业的发展奠定了关键基础;他们发表的数十篇学术论著,占到了当前国际上本领域文献的绝大部分,引领优势显著。
“我的偶像是达芬奇”
接触过刘静老师的人都会被他热情的科学精神所感染,特别是每当说到一项科学发展的美好前景时,能非常明显感受他情绪上的变化。作为中国甚至说世界上液态金属领域的先驱者,好奇心和探索精神支撑着他在科学的殿堂中一步步攀登,说起自己的科学偶像,刘静老师脱口而出的居然是达芬奇!“达芬奇是真正的通才,作为杰出的工程师和物理学家,更是一位大百科全书型的人物,几乎在很多领域都有重大的贡献”刘老师解释道。
达芬奇
“但是,毕竟不是每个人都能成为达芬奇,能够全面的发展从而成为通才。所以我现在着重考虑的就是,做自己擅长的方面,这样才能充分的发挥才能和创新。特别是进行科学研究,任何新发现都要有一定程度上的认知,我十分相信‘一万小时定律’,想要做出一点成绩还是要坐科学的冷板凳,只有这样才能有更清晰的发展方向。”
液态金属
说到艺术,对刘静及其团队来说也是一个非常重要的创造方向,尤其是电子材料和产品常常会涉及到艺术领域。液态金属这种新型材料是一种创新存在,不仅仅是对于科技领域,在艺术领域也一样有重要意义。液态金属提供了一种“活”的艺术,给静态带来生命力,是一种充满活力的展现形式,这种材料不受时间和地点的局限,能够与传统艺术美相结合。说起液态金属与美学的结合,刘老师更是滔滔不绝“比如长城山的点亮烽火台,能够与现代社会相结合,或者说打印金属的立体形式,从单一功能发展到多方面功能的过程都需要我们和艺术家一起发挥想象力来创作产品,这样将会对我们的物质和精神文明产生双重影响。”
“我们希望实现制造业的平等”
正是在种种可能性面前,刘静及其团队在研究中又向前迈了一大步,创办了北京梦之墨科技有限公司,作为依托中国科学院理化技术研究所、清华大学等强大技术力量建立的高技术公司,技术团队先后通过对此类材料的电、磁、热、流体及力学等物理特性的系列原创性探索,取得了相关技术在先进热管理、柔性印刷电子、3D打印、微流控芯片等领域应用的一系列重大进展。
低价易获得的金属打印设备,让随时随地实现电子电路的直接打印不再是一个遥远的梦想。作为梦之墨的核心产品——液态金属个人电子电路打印机的问世以及液态金属电子墨水的研制,圆了在极低成本下快速、随意地制作电子电路的梦想,同时为发展超高功率密度光电器件及印刷电子开辟一条全新途径。“以前,研究和创业常常被矛盾化,虽然存在天然的鸿沟,但是两者不是对立起来的,在逐步的探索中慢慢发现只要把中间的架构搭建好其实是很好产业化,特别是在现在的大环境下,液态金属的研究已经到了市场化的时候,因此梦之墨也应运而生。”
“人人都可以制造自己所需要的东西,实现制造业的平等是我一直在考虑的事情”刘静说道。“梦之墨的发展前景很不错,它的发展目标就是要能够重新定义这一领域,从而发展出中国独创的技术,带领中国更好地发展原创技术。未来的企业就是用原创来扩大市场,梦之墨公司将以成为中国的高科技企业发展为目标,这对我们来说既是挑战也是机会。在发展过程中希望能够搭建一个完整的发展沟通平台,推动技术的发展和业务的拓展,最终实现产品化和电子工程的普遍化,实现功能制造的平等化。”
今后,纸张不再只是文字的载体,还能集成诸多电子元件,成为LED甚至太阳能电池,科技在逐渐颠覆我们的生活,在这条探索之路上应该出现越来越多的“梦之墨”,将研究转化为生产力不断带来新的技术创新。
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