澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)的研究人员创造出世界首台由液态金属液滴驱动的神奇电机,为软体机器人和柔性机器开启全新可能。
新南威尔士大学的研究人员开发出一种全新的电机,它的旋转并非依赖刚性部件,而是由一滴液态金属实现。这项发表在权威期刊《npj Flexible Electronics》上的突破性研究,可让科幻电影《终结者》中的液态机器人T-1000的科幻成真,还可能为未来的软体机器人、微型医疗器械赋予了一颗强大的柔软“心脏”。从而使这一突破,有望改变软体机器人、柔性电子以及医疗器械等领域。
这种微型电机被称为液态金属液滴旋转桨叶电机,其工作原理完全不同于传统电机。它不使用线圈或磁体等刚性结构,而是将一滴液态金属嵌入盐溶液中,并施加电场,利用液态金属内部产生的旋涡流动来实现旋转。
在旋转的液态金属内部放置了一片小型铜质桨叶,桨叶会被内部流动“带动”,从而产生持续旋转。
这是一种创造运动的全新方式。研究人员直接利用液态金属本身的流动来产生旋转,而不需要任何传统的运动部件。它结构简单、体积紧凑,而且天生具有柔性。
电机转速可达每分钟 320 转,为液态金属执行器树立了新的标杆。这证明了简单、可流动的金属同样可以驱动旋转,并为一种全新的电机类别打开了大门。
对许多人来说,微电机早已融入日常生活,但在平时常常不被注意——手机的震动、笔记本电脑的散热风扇、相机的自动对焦,都离不开微电机的工作。
旋转电机将能量——无论是电能还是机械能——转化为扭矩,使转轴持续转动,从洗衣机到无人机,几乎所有现代设备都依赖这种旋转运动。
正因如此,任何制造电机的新方法,都可能重塑家庭、工业,甚至医疗领域中的机器形态。
这种液态金属电机在传统刚性结构在一些特殊的场景中尤为有价值。例如在软体机器人领域,机器往往需要弯曲、拉伸,或挤进狭小空间。
刚性的齿轮和传动轴会带来限制,而一种本身就柔软、可变形的电机,则可能彻底改变机器人的设计方式。
该项目合作者、悉尼大学教授 Kourosh Kalantar-Zadeh表示:一个微型机器人可以在人体内部狭窄而不规则的空间中移动,其动力来自柔软、灵活,而不是坚硬、脆弱的电机——这正是这项新技术所指向的未来。
这一设计的美妙之处在于它的简单性,就像一个微型水车。正如流水推动水车叶片旋转一样,旋转的液态金属推动着铜质桨叶。
除了机器人领域,液态金属电机还可用于柔性电子、微流控设备以及生物医学植入物,在这些需要在狭小或敏感环境中实现紧凑、自成一体运动的应用中,优势尤为明显。
其结构的简洁性与高度适应性,或将使工程师能够设计出此前难以想象、甚至无法实现的机器人。
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