近日,，中科院理化所低溫生物與醫(yī)學研究組首次報道了液態(tài)金屬可在石墨表面以任意形狀穩(wěn)定呈現的自由塑型效應,，并實現了逆重力方式的攀爬運動，研究以封面文章形式發(fā)表于《先進材料》,。此前,，金屬液滴因自身表面張力較大,，在電解液中通常以球形方式存在,，塑形能力及變形模式相對有限。

　　在這篇題為“石墨表面上的液態(tài)金屬操控的論文中,，研究組首次發(fā)現通過引入石墨基底,，可靈活自如地將處于電解液環(huán)境中的液態(tài)金屬塑造成各種銳利圖案如條形、三角形,、方形,、環(huán)形以及更多任意形狀。迄今,，液態(tài)金屬雖可通過外加電場短暫改變形狀,，然而一旦去除外場，液態(tài)金屬即會在其表面張力作用下迅速回縮成球形,，無法維持先前的結構,。此次發(fā)現的液態(tài)金屬自由鋪展與塑型效應，為柔性變形機器人的研制乃至4D打印等提供了新方向,。

　　實驗表明,，將一滴液態(tài)金屬置于浸沒在氫氧化鈉溶液中的石墨表面上時，液態(tài)金屬會自動攤開形成扁平的煎餅狀,，這與位于玻璃基底上以球形方式呈現的液態(tài)金屬非常不同,。引發(fā)這類鋪展效應的原因主要來自液態(tài)金屬與石墨基底間的電化學相互作用。在堿性溶液中,，石墨表面通常帶正電荷,，而液態(tài)金屬表面帶負電荷，當這兩種導體接觸時,，電荷會從液態(tài)金屬流向石墨,，液態(tài)金屬表面于是被氧化形成氧化膜，這會顯著降低其表面張力,，此時液態(tài)金屬表現為類似于泥漿的狀態(tài),，由此可被隨意塑造成各式各樣的形狀。該項研究首次實現了在開放液體環(huán)境中的液態(tài)金屬自由塑形,，突破了原有的液態(tài)金屬元件調控模式,，在不定形柔性電子器件、可變形智能機器的設計乃至先進制造方面有重要價值,。

　　進一步地,，基于石墨表面的液態(tài)金屬自由塑形效應，研究人員探索了電場作用下液態(tài)金屬不同于傳統(tǒng)基底材料如塑料,、玻璃等情形的豐富的物理化學圖景,，初步揭示了其獨特的變形及匍匐運動行為的內在機制。有趣的是，作者們還首次揭示出處于自由空間下的電控液態(tài)金屬的蠕動爬坡能力,，實現了逆重力方式的運動,；而采用常規(guī)材料，液態(tài)金屬會因自身重力較大且表面光滑難以攀爬的緣故,，不易通過外電場實現逆重力牽引,。新發(fā)現擴展了近年來興起的液態(tài)金屬柔性機器的理論與技術內涵。