以可逆的方式迅速变化合金的形状：化学家在可重构技术之路上迈出了崭新的一步。
看到“液态金属”这几个字，科幻迷定会想起传奇巨作《终结者》系列中几不可摧的恐怖机器人T-1000——由“液态金属”构成，可以任意变换外形。
美国北卡罗莱纳州立大学的科研团队日前终于在制造此类合金的道路上迈出了重要的第一步。
向导电液（本次研究为水溶液）施加低电压，并调节其强度，研究人员近乎瞬时改变了水中镓铟合金液滴的形状，使它们或摊开成长条，或收缩成球形。
“使金属流动，改变形状，我们就能制造可变的结构。”研究负责人迈克尔·迪基（Michael Dickey）解释道。
这位化学家想到的主要应用是制造微型可调金属天线：相同的材料经过变形即可完成信号的收发。
同样，这一材料还可用于制造能自发改变线路布局的电路，一如神经系统可以生成或消除特定连接以保持最优状态。法国洛林大学液态金属专家伯努瓦·格罗迪迪埃（Beno.t Grosdidier）认为，目前微电子工业所用的焊料将可用此类合金代替。
完美的焊料
“焊接的关键在于焊料金属的延展和‘基材的浸润’。”伯努瓦·格罗迪迪埃解释道，“如果能够随意变化某种金属的表面张力，那么就可以将之调至与另一种金属相同，从而替代目前使用的有毒金属（例如铅）或储量告急的金属。”例如，由于具有出色的延展性而常被用于焊接的锡，其储备正面临枯竭；通过施加电压改变延展性这一良方，有望使其他储量更丰富的金属取而代之。
目前而言，将另一种金属用于焊接，就如同制造一个能从一滩金属液自动形成的机器人一样，都还只是纸上谈兵。因为能自由改变形状的液态金属珠半径不足1毫米，变化出的形状也十分粗糙。“我们目前还处于初始研究阶段。”迈克尔·迪基承认。尽管如此，他仍极力强调该液态合金的巨大优势：在常温下为液态，这一合金与汞不同，并无毒性，而且可以随心所欲地改变形状。
迈克尔·迪基于三年前首次观察到液态合金在低电压下令人叹为观止的延展性，如今，他终于完全了解了个中奥妙。一切都发生在微观层面上，源自确保液态金属滴与空气或液体接触时保持内聚的作用力——液态金属最终的形状由它决定。该作用力即表面张力，在水塘表面可观察到水黾（俗称“水蜘蛛”）在水面上漫步而液面并不流动的现象，正是水的表面张力承受住了水黾的重量。
而镓铟合金的表面张力高达水的7倍。与在某些表面四散流淌的水相反，镓铟合金液滴在大多数表面呈球状，以使与外界接触表面积最小化——简单地说，“珠粒化”。但当这些液滴处在与电源相连的导电溶液中时，其表面的金属原子会与溶液中的电荷反应形成氧化层。这层氧化物能减小镓铟合金液滴的表面张力并对液滴的形状产生影响，所以才能通过改变施加于导电溶液的电压而改变合金形状。
无需一秒
研究人员发现氧化物在金属和导电溶液中的水之间充当媒介。“氧化物一面有镓原子，与液态金属有亲和性；而另一面具备和水分子相似的分子（羟基），因此也有亲水性。”迈克尔·迪基解释道。不到1伏的电压就足以在液体金属表面制造出能使表面张力减小到几乎为零的氧化层，使金属滴无法再维持球形，散作一滩。
更妙的是，通过在不同点之间造成电势差，研究人员可以推动液态合金向特定方向流动。而这种变化是完全可逆的：只要停止通电，氧化层将会消失，合金再次蜷成一团，在一秒之内恢复成致密的球形液滴。液态合金可沿着研究人员设定的道路流动，又在瞬间四散流开变成绚丽的图案，仿佛拥有了生命，就像是一台微型的T-1000……
撰文/Emmanuel Monnier 编译/陈煜炯
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