从中国科学技术大学获悉，该校工程科学学院张世武教授、金虎副研究员等合作，基于电化学方法改变液态金属表面张力，设计出可模仿肌肉的收缩及舒张功能的液态金属人工肌肉（LMAM），并驱动仿生机器鱼游动了40分钟，为柔性驱动器在微机电系统、生物医学等领域的应用提供了全新思路。相关成果日前发表在《先进材料》上。
信天翁可以连续飞行几十天，猎豹捕猎时最快速度接近汽车在高速公路上的速度……动物特异的运动能力，很大程度上得益于他们卓越的肌肉性能。人们对研制能够模仿肌肉运动如伸缩、旋转、弯曲等的人工肌肉越来越感兴趣。
这里用到的就是镓基液态金属，它兼具液体和固体的一些特性，它极易被氧化形成表面氧化膜，未被氧化时，液态金属具有目前已知液体中最大的表面张力；氧化后，液态金属的表面张力可降至接近零。
关于镓基液态金属
在人们的印象中，金属的熔点很高，大多为固体，金属能够制成各种坚固的零部件。但实际上，并非所有的金属都是固态，也有液态金属的存在。比如，汞就是一种在常温下呈液态的金属，又称为水银，常用于温度计和血压计中。近年来，科学家对液态金属的研究主要集中在镓和镓基合金上。
镓被发现的历史并不长，距今仅有一百多年时间。早在1871年，俄国化学家门捷列夫就在元素周期律中预测了镓元素的存在。而后在1875年，布瓦博得朗发现了镓元素，并成功提取、提纯了这种新的金属。现如今，工业上对镓的生产和提纯技术已经非常成熟，镓的纯度可达到99.9999%。
镓金属熔点较低，只有29.78℃，但其沸点却非常高，能够达到2403℃。镓金属在不同形态下呈现不同的颜色，固态时呈青灰色，液态时呈银白色。镓具有非常好的延展性，柔软度很高。当它与某些金属混合后，在不同的配比之下会产生千变万化的物理化学性质。
镓基液态金属不仅可以变形，而且还能变色。镓基合金多以银白色的金属光泽展现在世人面前，科学家们通过研究发现，当把液态金属置于石墨基底上，并与电解质溶液中的铝箔进行混合时，由于三氧化二镓薄膜的散射和薄膜—金属界面上的微纳米空腔共同作用，液态金属表面会呈现出银白色到金色最后到黑色的奇妙变化。另外，有研究发现，在电场的调节下，镓基液态金属的表面可以呈现出类彩虹色，这是由于入射光发生了薄膜干涉。
镓基室温液态金属具独特的表面性质及理化特性，可以通过电场、磁场以及浓度梯度场等多种能量场或者表面改性等方式，实现变形、移动、分离以及融合等多种形态学变化，在微流体、生物医学以及机器人等领域展示出巨大的应用前景。
科研人员利用电化学方法快速、可逆地实现这两种状态的切换，同时，通过机构设计，构造液桥，将液态金属液滴状态切换过程中的形态变化转化为驱动行程及驱动力。液态金属液滴在上下铜电极之间形成液桥，电极提供氧化电压时，液滴从近球状变成扁平泥状，液桥对上基底的作用力向下，液桥高度降低，人工肌肉“收缩”；电极提供还原电压时，液滴从扁平泥状恢复成近球状，液桥对上基底的作用力向上，液桥恢复初始高度，人工肌肉“舒张”。
研究人员通过对驱动参数优化、驱动单元的串并联提升人工肌肉的性能，并基于LMAM驱动开发了一种自主游动的单尾鳍仿生机器鱼。机器鱼仅由一节80毫安时锂电池供电，游动速度能达到10厘米/分钟，续航时间达40分钟。
该研究证实了液态金属人工肌肉在低输入电压下具备卓越的驱动性能，为未来开发基于低功率驱动器机器人系统奠定了基础。
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