基於液態金屬結構色的可偽裝柔性機器人研究獲進展

柔性機器人是一個新興領域，從機械學、物理學到生物學，都已獲得越來越廣泛的關注。然而具有剛性對應物的傳統材料很難實現靈活地轉變為多種形態。鎵基液態合金具有優異的導熱性和導電性、低粘度、良好的流動性和生物相容性，在先前的研究中，其展現出了在外加電場和犧牲金屬的刺激下產生變形和運動的能力，在柔性機器人領域被寄予厚望。

鎵基合金一直以銀白色的金屬光澤示人。近日，中國科學院理化技術研究所研究報道了液態金屬表面在犧牲金屬或電場的刺激下可產生變色現象，使得液態金屬具備了類似章魚等頭足綱動物的柔軟、可變形變色的特點。研究表明，鎵基液態金屬的變色是由於其表面產生了百納米厚的三氧化二鎵介孔薄膜，其色彩來源有干涉和散射兩種形式（圖1）。當放置在石墨基底上並與電解質溶液中的鋁箔混合時，由於三氧化二鎵薄膜的瑞利散射和薄膜-金屬界面出現的微納米空腔，液態金屬表面上出現銀白色到金色最後到黑暗的顏色變化。而在電場的調節下，薄膜的上下表面光滑，入射光發生薄膜干涉，使得液態金屬表面可以出現類彩虹色的分布。此結果為開發具有智能偽裝功能的柔性機器人的設計提供了重要思路（圖2）。

該研究由理化所研究員饒偉和宋愷合作，成果已發表於ACS Applied Materials & Interfaces期刊，論文標題為Coloration of Liquid-Metal Soft Robots: From Silver-white to Iridescent。論文第一作者為中國科學院大學未來技術學院液態金屬教研室直博研究生後儀和北京建築大學聯合培養研究生常皓。

相關工作得到國家自然科學青年基金及重點基金、北京市科委重大專項的大力支持。

圖1 液態金屬結構色及其變色原理

圖2 液態金屬可偽裝變色的柔性機器人展示

來源：中國科學院理化技術研究所

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