什么是液態(tài)金屬?相信除了內(nèi)行人，其他大多數(shù)人都還處于不了解階段。說(shuō)起液態(tài)金屬，許多七零后、八零后、九零后最容易想起的大概是經(jīng)典科幻電影中 “終結(jié)者”中的液態(tài)金屬機(jī)器人了吧，由液態(tài)金屬制成的T-1000和T-X型終結(jié)者，被子彈打穿后可自動(dòng)修復(fù)，可根據(jù)環(huán)境隨意變形，簡(jiǎn)直就是無(wú)敵的存在。

　　零零后可能很少有人看過(guò)這部電影，不過(guò)也沒(méi)關(guān)系，如今沒(méi)聽(tīng)過(guò)液態(tài)金屬的，肯定也在書(shū)本上了解過(guò)一些。沒(méi)錯(cuò)，很多人第一反應(yīng)就是汞，也就是俗稱(chēng)的水銀，這也是最容易想起來(lái)的液態(tài)金屬。

　　汞，熔點(diǎn)-38.8℃，常溫下就是液體，所以它確實(shí)是實(shí)至名歸的液態(tài)金屬，可我們今天說(shuō)的液態(tài)金屬并不汞。液態(tài)金屬是個(gè)大家族，通常泛指熔點(diǎn)比較低的金屬或合金材料。在這個(gè)大家族里，汞(水銀)只是其中個(gè)性“張揚(yáng)”的一份子。它易蒸發(fā)，會(huì)形成有劇毒的汞蒸汽，因而也限制了實(shí)際應(yīng)用。但水銀有很多低調(diào)謙和的“兄弟姐妹”，比如金屬鎵及鎵系不同配比制成的鎵銦合金或鎵銦錫合金，它們?nèi)サ袅艘渍舭l(fā)和毒性這些戾氣，能友好地與人類(lèi)相處，因此逐漸步入公眾視野。本文所說(shuō)的液態(tài)金屬便是金屬鎵及鎵系不同配比制成的鎵銦合金或鎵銦錫合金。

鎵基液態(tài)金屬

　　鎵基液態(tài)金屬，它具有良好的導(dǎo)電性能以及導(dǎo)熱性能，同時(shí)具有金屬光澤，在液體狀態(tài)下有良好的流動(dòng)性、浸潤(rùn)性、表面張力等特性;性質(zhì)決定用途，這就直接拓寬了液態(tài)金屬在各方面的應(yīng)用。

　　例如，液態(tài)金屬具有一定的浸潤(rùn)性，利用液態(tài)金屬墨水，可以制成柔性力學(xué)傳感器，或電子打印電路、工藝畫(huà)等;

利用液態(tài)金屬導(dǎo)電性制作的液態(tài)金屬工藝畫(huà)

　　也可以結(jié)合其導(dǎo)電性能以及流動(dòng)性能制成可直接使用電力驅(qū)動(dòng)的電磁泵;還可以利用其導(dǎo)熱性能制作導(dǎo)熱膏、導(dǎo)熱片等;

3D液態(tài)金屬導(dǎo)電筆

　　液態(tài)金屬有許多有趣的現(xiàn)象，比如說(shuō)它的電驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象，通俗的說(shuō)就是溶液中液態(tài)金屬會(huì)在電場(chǎng)的作用下變形移動(dòng)，像極了電影中的“終結(jié)者”。

液態(tài)金屬電驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象

　　那么，為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢?原來(lái)，電荷會(huì)改變液態(tài)金屬的表面張力，在內(nèi)部形成旋轉(zhuǎn)，以此控制電荷運(yùn)動(dòng)。同樣地，當(dāng)液態(tài)金屬液滴處于溶液環(huán)境中時(shí)，在外加電場(chǎng)作用下能夠產(chǎn)生表面電勢(shì)梯度，導(dǎo)致液滴不同位置的表面張力有差異，進(jìn)而形成流動(dòng)，推動(dòng)液滴在溶液中向電源正極運(yùn)動(dòng)。按照我通俗直白的理解，就是有一個(gè)力推著液態(tài)金屬往前走動(dòng)，不過(guò)呢，液態(tài)金屬這位“同學(xué)”天生淘氣，不怎么聽(tīng)話(huà)，邊走還邊喜歡做各種奇形怪狀的動(dòng)作引別人注意。

　　不聽(tīng)話(huà)還往往伴隨著好動(dòng)，由鎵和銦組成的液態(tài)金屬合金，浸在氫氧化鈉溶液里，能夠“吃進(jìn)”鋁箔，并像“吃飽了飯的動(dòng)物”一樣開(kāi)始移動(dòng)，這正是液態(tài)金屬自驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象。

液態(tài)金屬自驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象

　　這種讓液態(tài)金屬變身成為“軟體動(dòng)物”的本質(zhì)原因，是這種鎵銦合金“吃”鋁的過(guò)程，剝掉了一部分鋁表面的氧化鋁層，露出了“新茬”。于是，浸在氫氧化鈉溶液里的鎵銦合金和鋁，就在鎵銦合金里產(chǎn)生了內(nèi)生電場(chǎng)?；蛘哒f(shuō)，這個(gè)液態(tài)合金和鋁組成的系統(tǒng)，發(fā)生著類(lèi)似電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)。這種反應(yīng)的效果，就是改變了液態(tài)金屬的表面張力，使金屬珠“兩側(cè)”能夠像公園腳踏船的槳葉那樣“撥水”，成為推動(dòng)金屬珠前進(jìn)的主要?jiǎng)恿?。與此同時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣，也形成一個(gè)個(gè)微小的氣泡，成為金屬珠移動(dòng)的輔助動(dòng)力。

　　是不是很神奇?活脫脫的就是現(xiàn)實(shí)版的終結(jié)者啊!而且它還能與鋁作用產(chǎn)生氫氣，這就不得了啦 !除了電驅(qū)動(dòng)、自驅(qū)動(dòng)，它還能被磁驅(qū)動(dòng)，這里暫且稱(chēng)之為液態(tài)金屬電磁驅(qū)動(dòng)，也就是將液態(tài)金屬放入旋轉(zhuǎn)變化的磁場(chǎng)中，液態(tài)金屬也會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。

液態(tài)金屬電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象

　　注意!液態(tài)金屬并不具備鐵磁性，它為何會(huì)運(yùn)動(dòng)呢?事實(shí)上這里涉及到感應(yīng)渦電流以及電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象。液態(tài)金屬之所以會(huì)在變化的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，主要還是因?yàn)榇盆F轉(zhuǎn)動(dòng)或者說(shuō)磁場(chǎng)變化時(shí)，磁場(chǎng)穿過(guò)液態(tài)金屬的磁通量發(fā)生變化, 使其范圍內(nèi)的液態(tài)金屬產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)。

　　根據(jù)楞次定律和左手定則, 該感應(yīng)電流只受到跟磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方向相同的安培力作用, 此力產(chǎn)生一個(gè)促使液態(tài)金屬按磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩, 所以液態(tài)金屬按磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)變化越快，液態(tài)金屬運(yùn)動(dòng)就越快。你以為這就完了?不，下面還有驚喜，盡管液態(tài)金屬?zèng)]有磁性，但如果我們把鐵磁性粉末加入到液態(tài)金屬中會(huì)發(fā)生什么奇妙的現(xiàn)象呢?

液態(tài)金屬磁流體

　　一只銀色的刺猬誕生了，恩!“刺猬終結(jié)者”出現(xiàn)了。這便是液態(tài)金屬磁流體，是液態(tài)金屬材料與磁性材料經(jīng)過(guò)一系列工藝混合而成的磁流體，除了具有傳統(tǒng)磁流體的特性，可以被常見(jiàn)的釹磁鐵吸引，還可以在磁鐵的作用下進(jìn)行橫向和縱向的拉伸，方便對(duì)它進(jìn)行控制。

　　同時(shí)還可以用磁場(chǎng)的方式去控制這些磁性液態(tài)金屬，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能，例如控制液態(tài)金屬來(lái)接通電路。

　　沒(méi)想到液態(tài)金屬還能這么玩，簡(jiǎn)直妙不可言，更不可思議的是它居然還能拉小提琴。

　　將處理過(guò)的銅絲觸及含鋁的液態(tài)金屬時(shí)，銅絲會(huì)被液態(tài)金屬迅速吞入，并隨后在液態(tài)金屬機(jī)體上做長(zhǎng)時(shí)間往復(fù)穿梭運(yùn)動(dòng)，如同演奏音樂(lè)中的小提琴琴弦一般;此外，用不銹鋼絲觸碰液態(tài)金屬，還可對(duì)銅絲的振蕩行為加以調(diào)頻調(diào)幅操控。

　　很神奇，這也就是為什么說(shuō)它是液態(tài)金屬小提琴了，靈動(dòng)而活潑，一個(gè)很具有藝術(shù)感的神奇現(xiàn)象。

　　其實(shí)造成上述現(xiàn)象的機(jī)制主要在于，鋁與堿溶液反應(yīng)引發(fā)液態(tài)金屬與銅絲兩端出現(xiàn)浸潤(rùn)力差異所致，這里，銅絲、液態(tài)金屬、電解液及氫氣之間多相界面的動(dòng)態(tài)耦合產(chǎn)生了節(jié)律性牽引力。除了牽引外物動(dòng)作，液態(tài)金屬與硅橡膠材料混合制成的復(fù)合材料還能實(shí)現(xiàn)大尺度變形。

可進(jìn)行熱響應(yīng)而自由變形的軟體章魚(yú)

可以溫控定向蠕動(dòng)的軟體動(dòng)物

可以抓取重物的柔性抓手

　　這般柔性大尺度變形與乙醇(酒精)的加入密不可分，同時(shí)還需要進(jìn)行熱流控制才能產(chǎn)生這樣的效果。

　　解釋了這么多液態(tài)金屬相關(guān)的現(xiàn)象，不得不說(shuō)液態(tài)金屬確實(shí)是一類(lèi)有意思的材料，如此多光環(huán)罩在液態(tài)金屬身上，想不火都難，沒(méi)準(zhǔn)，“終結(jié)者”機(jī)器人就因此誕生啦!