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可編程的水滴,麻省理工讓液態不死機器人離我們又近了一步

麻省理工學院把水滴變成了電子寵物麻省理工學院把水滴變成了電子寵物麻省理工學院把水滴變成了電子寵物麻省理工學院把水滴變成了電子寵物

《終結者2》中的液態金屬機器人是狂丸的童年陰影之一,它的身體由無數金屬液滴構成,同時又都擁有獨立程序,無論機器人被損壞到何種程度,都能根據指令相互融合修復,如同不死之身一般。

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這雖然是科幻電影中的技術,不過麻省理工學院卻已經邁出了一小步:「可編程水滴」。簡單的說,就是把水滴射出後,它會自己動了。

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這背後的控制者是程序,而水滴會像士兵一樣精準的執行程序命令,例如像賽車一樣漂移繞圈:

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保持相同的軌跡高速追逐:

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更能夠齊心協力,通過改變自身的形態,將花瓣摺疊起來。

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(搜索關注本文原創作者:微信公眾號 狂丸)

相互撞擊後也不會產生濺射,反而能成功合體。

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雖然遠遠達不到電影的程度,但看起來依然魔幻。水滴彷彿擁有了智慧,可以在「棋盤」上靈活滑動、吞噬、按照人類意願行動。

看到這裡你一定會好奇,人類到底是如何征服水滴的?其實答案就在棋盤上,這是一套以電潤濕技術為核心製作的「水滴操控器」。

想要了解具體操作,先來了解一下什麼是電濕潤。首先你要知道,當液體、固體、氣體,三體合一的時候,會產生一個角度,我們通常叫它「接觸角」。這個角度是一條切線在液體方向與固體之間形成的夾角。

我們判斷是否濕潤的時候,一般都會看看這個「接觸角」的大小。越小表明越濕潤,代表固體越親水。相反,角度越大也就越疏水。

而電濕潤就是調節這個接觸角的手段,通過電壓來改變接觸角大小,使液滴發生形變、位移。電壓越大,接觸角越小,也就是說,電壓會向下「吸」水滴,讓它動起來。

動起之後的水珠,就像是擁有了生命,正在呼吸。

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而麻省理工團隊的研究,就是改良固體表面,使其能夠更好的通過電壓來控制水滴流動。一張薄薄的的面板,其實有著多層的結構:

這塊「棋盤」的原始材料是一塊鋪滿銅線的電路板,為了能夠讓水滴在這上面暢行無阻,同時防止水滴殘留在電路板表面,研究團隊在表層加設了一層疏水材料。

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這些疏水材料被製作成大小只有一微米高的微小球體,當水滴移動時,其實是在疏水材料製成的球體上滑動。

而水滴之所以能快速移動,秘密在於電路板下方的電極。水滴受到疏水材料的影響,在電路板會呈現球形的狀態,如同針尖上的氣球。每當下方的電極打開,就會有電壓改變接觸角,吸動水滴,讓其邊緣拉伸變平,就像是拽了水滴一下。之後這個電極逐漸關閉,而旁邊的電極逐漸打開,一路連續開關連續拉拽,這樣水滴就會一直向著打開電極的方向滾動。這種感覺,就像是一顆鐵球一直被一塊磁鐵吸著跑一樣。

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驅動不同的液滴需要相應的電壓,摻雜了墨水的液滴就需要高電壓,大約95到200伏之間。

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輸入編程代碼指令之後,液滴就會像機器人一樣執行命令。

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看完這些,相信你初步了解了如何控制水珠,那麼問題又來了,控制它們到底能幹些什麼?研發團隊希望這套設備能夠引起一場關於「微流體技術」的實驗革命,讓未來關於液體的實驗更加簡單便捷。簡單的說,讓人可以變得更懶。

(從1997年到2017年,微流體技術設備的濃縮)

傳統的微流體系統需要利用管道、閥門和泵來控制溶液也就是水滴的流動,每次相關實驗多會用到成堆的實驗器材,消耗實驗成本的同時,也產生了大量的垃圾。

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隨著生物實驗需要控制的液體越來越小,所需要的相關設備也就越來越複雜精妙,換言之,實驗成本也會越來越高。

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根據麻省理工的研究團隊統計,在美國進行一次簡單的血液融合測試,成本就要花費1500美元。同時更糟糕的是浪費時間,實驗室里的生物學家將花費他們30%到50%的時間進行簡單到浪費生命的工作:移動液體。

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所以這一切為什麼不交給液體們自己去做呢?在這套「可編程水滴系統」中,只需要統一的編程,兩種液體就能夠迅速的配對:

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然後融合,甚至進行顫抖攪拌,高效而又精準,甚至還有些觀賞性。

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研發團隊稱,在該思路下,他們可以編排出成百上千個水滴的運動,未來的液體實驗會如同一場盛大的舞會,用簡單高效代替以往複雜耗時的操作。

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除了科學實驗,研發團隊還開了不少生活向的腦洞,例如藝術家用水滴來調色繪畫:

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手機拍照直接從實物中取色,然後程序會讓顏料自動調配,省去了手動操作產生的誤差:

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而且這東西甚至能夠玩出一些簡單的遊戲效果,把經典遊戲「吃豆人」變成「吃水豆人」。水豆之間的融合性與可分性讓它們具備了扮演怪物與主角的能力,吞噬效果還挺有代入感。

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而最騷氣的是,現在你甚至可以控制玻璃上的水汽。只需在手機上進行留言:

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水珠就會在家中的鏡子上根據你的內容,遠程繪製出圖案。

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同理可以推斷出,未來洗車、擦玻璃、擦黑板、洗臉、甚至電子寵物都能做到精準操控。或許在不久的未來,人人都能如同魔法師一般掌控水之力量了。

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