在科幻电影《终结者2》中，曾出现过一款用液态金属打造的强大机器人“T-1000”，无论其身体遭到怎样的重创，都能迅速复原，甚至还能随着外界环境自由改变形状。据《科技日报》、哈尔滨工业大学深圳校区公众号等报道，哈尔滨工业大学（深圳）材料科学与工程学院教授马星、副教授金东东团队近日构建出了液态金属磁性微型软体机器人，相关成果已经登上《自然・通讯》期刊。

据介绍，金属镓的熔点为29.8摄氏度，其合金在室温下呈液态，而液态金属镓及其合金具有高沸点、低黏度以及良好的导热性、导电性、流动性和生物相容性等特性。科学家由此展开探索，试图将液态金属镓及其合金应用于机器人、生物医学、可穿戴设备等领域。据介绍，该机器人有望进入人体内的狭窄区域执行诊疗任务，尤其是常规医疗手段难以触及的区域，在生物医学领域中具有巨大应用潜力。

液态金属是什么？

液态金属是在一定的条件下，如高温或者高压，使得本来处于固态的金属变为液态的一种物质形态。它的主要特性是金属本身的导电性和流动性的结合。在单质中，仅水银是液态金属，而镓、铷、铯这些都是是低熔点金属。

金属的电子结构决定了它本身的导电性。在固态金属中，价电子可以在整个晶体中自由移动，形成一个“电子海”，这就是金属既有良好的导电性又有反射光线的原因。在液态金属下，虽然金属晶体结构被打破，但是价电子仍可以在整个液体中自由移动，因此，液态金属依然保持良好的导电性。

而在液态中，金属的粒子间没有固定的排列方式，可以很容易的流动，所以液态金属有很好的流动性。例如，镓就是一种在环境温度下就是液态的金属，常用于高精度的温度测控和医学影像等领域。液态金属锂也被广泛应用在核反应堆中作为冷却剂。由于液态金属锂对中子具有很好的吸收能力，反应堆内部的高温高压环境也不会使它气化，因此非常适合作为反应堆的冷却材料。

液态金属的研究和应用历史带有一些科幻色彩，从1960年代开始，社会对直接利用液态金属的兴趣就开始提高。早在1970年，由于液态金属的独特物理特性，例如密度高、热导性好、化学惰性等，一些液态金属被用作实验性的冷却剂在Fast Breeder Reactor（FBR：快中子增殖反应堆）和其他类型的核反应堆中。液态钠就是这样一种重要的液态金属，被广泛用于核能设施中。

1980年到2000年，随着微电子和微机电系统技术的发展，许多研究进行了微小化的液态金属铝合金等的制备，尤其是液态镓的应用开始变得更加广泛。液态镓合金在微型冷却系统，微型电磁阀，微型电机等方面的应用也越来越多。

近年来，随着科技的进步，研究人员开始利用液态金属发展更为复杂的系统，例如液态金属电池和液态金属打印机及生物学的应用。其中液态金属电池比传统的锂离子电池拥有更高的存储密度和更长的寿命。

动态变形还不怕撞

相比于传统刚性机器人，此次哈工大研发出的这种液态金属微型软体机器人具有更高的自由度变形能力和灵活性。它可以根据外界磁场的变化改变自身形状和运动状态，在遇到碰撞时还能更好吸收能量，有效弥补了机器与人之间机械性质的差异，提高了其安全性。

此外，这种机器人可以通过编程外部磁场来驱动控制，并实现多种大幅度可控变形、主动被动变形、分列、融合、迁移等运动行为。团队目前已经验证了该机器人应用于胃部环境的可行性，为液态金属微型软体机器人临床应用提供了有力支持。

这种独特的机器人设计还具备一定的自我修复能力，即使在进行高强度工作时，也能及时修复可能出现的损伤，确保持久的使用寿命和稳定的性能。马星教授详细介绍了该研究团队是如何通过反应润湿机制，将惰性且与生物相容的四氧化三铁磁性纳米粒子复合到共晶镓铟合金中的。这种磁性液态金属复合材料在酸性环境下能够稳定地悬浮在液体中。

此外，该研究团队还通过内窥镜和X射线成像原位监测，验证了将液态金属磁性微型软体机器人应用于胃部环境的可行性。这一重大突破不仅拓宽了液态金属复合材料体系库，也为液态金属微型软体机器人在临床应用方面提供了强有力的支持。

微型软体机器人的应用

此次研究团队发现这种磁性液态金属复合材料可以在生物体内精确导航，有望用于靶向药物输送和医学影像等领域。同时，它还具备优异的磁性特性，可应用于磁性传感器和磁性存储器等领域，为相关技术的发展带来了新的可能性。这项研究将有助于推动科学技术的进步和社会的发展。

这种液态金属磁性微型软体机器人的研发，将改变传统医疗设备的局限性，为深处人体狭窄区域的疾病提供有效治疗方案。例如，医生可以将这些微型机器人通过导管引导到血管或消化道狭窄的部位，实施局部切除肿瘤或清理血管堵塞物等手术，避免传统手术的创伤和并发症，提高疗效。此外，液态金属磁性微型软体机器人还可以用于药物运输和组织修复等任务，为医学研究和治疗提供更多可能性。

除了应用于医学领域，这项创新的科技成果还可在其他领域发挥重要作用。比如，在工业领域，这种微型机器人可以用于清理狭小设备中的污垢或执行精密组装工作；在环境监测领域，它们可以被用于检测水下管道是否有泄露或监测大气中的污染物浓度等。这些应用将会大大提高工作效率和准确性，同时减少人为操作可能带来的风险。

可以预见，随着科技的不断进步，液态金属磁性微型软体机器人将成为未来发展的热点，为我们的生活和工作带来更多便利和创新。相信在不久的将来，这一技术的广泛应用将在各个领域展现出极大的潜力，为社会进步和人类福祉做出更多贡献。