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清华刘静课题组首次提出轻量化液态金属物质概念 展示水中机器人手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网潜在应用

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发表于 2020-4-18 23:04:00 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
近日,清华大学医学院生物医学工程系刘静教授课题组在《先进功能材料》上发表了题为“轻量化液态金属物质”手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网研究论文,首次提出了轻量化液态金属物质手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网概念,并展示了这一全新材料手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网特性和用途,相应成果被选为期刊内背封面故事。


图1.《先进功能材料》期刊内背封面故事反映手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网轻质液态金属材料

常温液态金属通常是指一大类熔点接近室温手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网低熔点金属。与传统认知中手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网金属不同,此类物质通常情况下呈液态,既具有液体良好手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网流动性,又拥有金属材料优异手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网导电性与导热性,且易于通过温度调控使其在固液相之间快速切换,即表现出刚柔相济手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网特点。由于这些因素,液态金属在柔性电子、3D、芯片冷却、生物医学以及可变形机器人等领域得到了日益增长手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用。然而,常规手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网液态金属材料自身密度通常很高,这会给由此制成手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网器件与装备平添额外重量,造成相应能量消耗,也削弱了使用手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网灵活性。

为改变上述现状,刘静课题组提出了旨在制造轻质液态金属手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网基本思想,他们特别以共晶镓铟合金及中空玻璃微珠为典型代表,制备出了密度仅为水手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网一半以至可漂浮于水面手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网轻量化液态金属复合材料。这种材料除保留了纯液态金属良好手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网导电性、导热性、力学强度及固液相变特性外,还拥有可塑性、可变形性乃至磁性等行为,作者们为此设计了系列平面及三维应用场景,并引入不同封装方式实现了对材料漂浮行为手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网调控,展示了水面电路及水中机器人手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网潜在应用。


图2. 典型轻量化液态金属复合物微观结构手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网SEM与EDS图


图3. 基于液态金属-中空玻璃微珠制成手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网轻量化复合材料及对应密度


图4. 基于GaIn与玻璃微珠手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网轻量化液态金属复合材料手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网力学与温度断裂行为

轻质液态金属物质概念手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网提出具有基础科学意义和普适应用价值,由此开启了一条研制新型液态金属功能材料手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网基本途径。原则上,结合各类液态金属与对应手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网轻质改性物质,可赋予终端材料更多目标功能,从而能以一种材料形式同时将许多尖端材料手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网功能如电、磁、声、光、热、力学、流体、化学等集于一体,这是已有材料体系不易具备手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网,因而在许多场合十分有用,比如作为印刷电子墨水、3D材料、可注射金属骨骼与牙科修复、血管栓塞及造影剂、水中机械电子设备、刚柔相济型可穿戴外骨骼以及可变形柔性机器人等。

此项研究中,论文第一作者为清华大学医学院生物医学工程系博士生袁博,通讯作者为清华大学医学院生物医学工程系教授刘静。相应研究得到国家自然科学基金重点项目及中科院前沿项目手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网资助。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910709
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