在科幻电影中，我们经常可以看到“液态机器人”。液态机器人由液态金属构成，具有极强的战斗力，且随意变形成任何形状，被子弹打中或者融化后，又可以重新复原，十分不可思议。

另外，前一段时间，中国发布了对于镓和锗的出口管制，一石激起千层浪。这其中，镓元素是低熔点金属，放在手心里即会熔化。“液态金属”这一概念又重新获得了公众的关注。事实上，我们这里所说的“液态金属”是一类具有特殊微观结构的金属材料，更严谨的说法应该是“非晶合金”或“金属玻璃”。液态金属内部结构具有类似玻璃的长程无序状态结构特征，具有非晶体的结构。

液态金属前景广阔

说起液态金属，很多人第一个想到的是水银，也就是金属汞，它是常温常压下唯一以液态存在的单金属。由于汞在常温下就能蒸发，且汞蒸汽和汞化合物多有剧毒，所以人们一度对液态金属有着很深的刻板印象，这阻碍了人们对液态金属的关注。

实际上，除了水银，还有许多合金在室温甚至很低的温度时，也是液态的，比如镓铟合金(以一定配比制成合金后，在室温下呈现液态)。复合型液态金属，尤其是镓基液态金属现在被视为一种未来材料，它既有固体金属一样出色的导电性，又可以像水一样自由流动，而且通过人为调控(改变金属组成和配比等)，可以成为不同性能的优化材料，从而在工业和医学等多领域有着广泛的应用前景。

首先把液态金属引入工业领域的就是计算机散热问题。随着现代科技的发展，计算机的运算速度越来越快，更高的运算速度意味着更多的热量，因此计算机的散热成了阻碍计算机芯片发展的难关。液态金属的热导率非常高，可以实现更加高效的热量输运，并且拥有极限散热能力。特别是液态金属的沸点在2000℃左右，能够经受很高温度而不会被汽化。

另外，人们还可以利用液体金属来打印金属电路，实现电路的快速制造。这里有一个小趣闻，当时在清华大学刘静教授带领的研究小组里，有一次，液态金属飞溅到了研究员的电脑屏幕上，结果一些金属残留在电脑屏幕上，根本擦不下来。研究人员就此发现了液态金属材料在不同的基底表面上的粘附性存在巨大差异。当液态金属被涂覆在特定的基底表面上，粘附性很大时，它就会固定在上面，我们便可以随意打印出任何图案。

最后，液态金属还可以应用在医学领域，来连接受损的神经。神经网络遍布于人体全身，神经损伤与断裂在医学上极为普遍。当前，治疗周围神经损伤主要的方法是自体神经移植，但该方法却受到供区神经来源不足、供区神经功能丧失，以及供区神经结构和尺寸不匹配等限制。因此，寻找合适的神经移植替代物一直是神经修复领域中的重大挑战。

由于神经的功能主要是通过电信号的传输和响应来实现的，使用液态金属作为高传导性神经信号通路，可以使神经信号在神经元间持续不断地传递，大大加速神经的修复过程。

液态机器人问世

液态机器人是一种新型的机器人，其主要原理是利用液态金属和电磁场相互作用的特性来实现运动和变形。液态机器人由一个外壳和内部充满液态金属的容器构成。当外部施加电磁场时，液态金属会受到电磁场的影响，产生变形和运动。利用电磁场的控制，可以精确地控制液态机器人的形状和运动轨迹，实现其在狭小空间内的精确移动和形态变换。

液态机器人的优点在于其可以自由变形、适应多种环境和任务，并且可以在不同形态下完成不同的任务。例如，液态机器人可以在狭小的空间内进行探测和救援工作，也可以在水下或者高温环境中进行操作。《终结者》的热映收割了一大波情怀。而其中液态机器人尤其令人印象深刻。而早在2015年，中国就已发表液态金属机器相关论文，引起各国热烈反响。有网友评论说，美国人的设想，看样子又要被中国人实现了。没想到一语成谶，中国真的实现了。

据报道，天津大学精仪学院黄显教授团队成功研发全球首个液态全柔性智能机器人。此机器人最大的特点性能便是超小型、全柔性、可编程控制，具备良好的运动能力和环境适应能力。首先可望运用于医学方面，对于人体内部的检测与治疗有重大意义，是医学科技上的一次大发展、大跨步。

在之后的2022年9月，苏州大学的科学家团队用磁流体研制出了一种新型机器人，这种机器人能在遇到障碍时，根据具体环境情况进行自动分解，越过障碍后又组装到一起。该实验的成功意味着，液态机器人时代或许真的要来临了。苏州大学研发的液态机器人约有1厘米大小，它的材料构成是磁性氧化铁纳米颗粒，当机器人有需要时能够利用铁磁场改变它的形状。

科学家称，有了液态机器人，便可以运输某些特殊物质。比如为病患送药，患者可以吞下一个携带了药物的小型液态机器人，机器人进入体内后自行分裂成更微小的部分，然后它们再将药物送到特定的位置去治疗患处。并且，由于液态机器人的材料是金属，具有很好的导热性，送入患者体内后，放到肿瘤的旁边，还可以通过改变液态机器人温度的方式，用高温杀死癌细胞。

产业化之路道阻且艰

液态金属并非全新的技术。事实上，20世纪30年代就首次制备出非晶态金属薄膜。不过，由于受到制备过程中要求极高冷却速度的制约，只能生产带、丝、薄片及粉末形状，因此很长一段时间内，液态金属的应用范围都受到了巨大的限制。在 80 年代末期，液态制备工艺有了突破性进展，使得三维尺寸在毫米量级的块状非晶合金制备和应用成为可能。

但即使如此，液态金属的产业化之路也非常坎坷。首先，非晶结构无法进行有效的实验表征，非晶结构表征成为制约非晶物理和材料发展的瓶颈，“不知己不知彼”的情况在液态金属领域长期存在。

另外，液态金属的制备、加工和焊接上还有诸多技术问题，尚有较高的技术壁垒，还有诸多技术问题尚未解决。由于液态金属的微观结构特征，在制备的过程中受各种因素的影响更加明显，很难采用焊接和轧制等传统手段进行加工，所以目前多采用铸造的方式来实现块体非晶合金的成形。后果就是，液态金属器件做不了很大，这也严重制约了液态金属的应用。

最后，现有的制备方法得到的液态金属器件总是存在不同程度的缺陷，其工艺稳定性、冶金质量控制、批量生产等方面远不及普通金属，成本非常高。

而对于液态机器人来说，成本过高是首要问题，环境局限也是一个问题。

第一，液态金属的售价很贵，比纳米材料还高，能达到4000多人民币一公斤的售价。要是用它取代用了很久且价格低廉的金属材料，放到某些行业上，无法消受。比如用到医疗上，病人是否负担的起昂贵的治疗费用。放到工业上，也势必让产品的价格翻上几十倍。第二，将液态金属造的机器人用到驱动上，必须有酸性或碱性的电解液。液态金属不能直接放到空气中，因为空气会将其氧化，从而失去金属表面的张力，那么液态金属就失去了柔韧性。第三，既是机遇也是威胁。液态机器人这种硅基生物的重点就是柔，可塑性强，科学家相信，它能像水滴一样，只需要一滴，就能达到撒豆成兵的效果，诞生出无数个纳米机器人。这些无孔不入的液态机器人就像看不见的武器，可以渗透到任何地方。

当有一天，液态机器人真的能像《终结者》里面的T-1000那样，拥有人的外表，能随意变化，刀枪不入，打不烂、杀不死，人类会害怕吗？

文章来源： 雪球，全面剖析，大科技杂志社