中科院新研究突破：让液态金属机器能“跑”能“跳”

图1 期刊封面故事及液态金属机器驱动的铜丝浸润与自激振荡现象

此外，用不锈钢丝触碰液态金属，还可对铜丝的振荡行为加以调频调幅操控。造成上述现象的机制主要在于，铝与碱溶液反应引发液态金属与铜丝两端出现浸润力差异所致，这里，铜丝、液态金属、电解液及氢气之间多相界面的动态耦合产生了节律性牵引力。这一突破性发现革新了传统的界面科学认识，也为柔性智能机器的研制打开了新思路，还可发展出流体、电学、机械、光学等系统的控制开关。

在发表于《应用物理学快报》（Applied Physics Letters）上的题为Jumping Liquid Metal Droplet in Electrolyte Triggered by Solid Metal Particles（108, 223901, 2016）的论文中，作者们发现了一类有趣的液态金属跳跃行为（图2）：向放有金属液滴的溶液体系中加入固体金属颗粒（镍、铁等）后，原本静止的金属液滴开始跳动起来，并在容器底留下一串饼状“脚印”。

图2 液态金属液滴被镍粉颗粒触发后在NaOH溶液中产生的跳跃行为

研究揭示，金属颗粒与液态金属表面发生点接触时，交界面处电场强度显著增强，以至会在溶液内电解产氢，氢气泡在基底不断吸附长大形成“气体弹簧”，这就为液滴跳跃提供了推力。导致电场极化的因素之一是来自液态金属与固体金属颗粒之间的电势差即原电池效应（图3）；另一原因则在于，固-液材料界面间微观形貌差异会导致电荷累积，继而引发尖端放电效应。