美國開發出新一代液體機器人！《終結者2》的T1000有望成為現實！

終結者裏面的T1000即將成爲現實 就在今年年初 美國一所大學研發出了 可以快速從液態轉換爲固態的小型機器人 實驗中還實現了類似終結者2中 T1000穿越牢籠的效果 那麼到底是怎麼一回事呢 液態金屬都有哪些作用呢 接下來跟大兵一起來看一下 就在今年1月25號 來自美國卡奈基梅隆大學的研發團隊 在Matter期刊上發表了一篇文章 內容顯示 他們開發出了一種能快速從液態轉爲固態的小型機器人 根據美國相關網站的報道 該團隊是以海蔘可以改變身體硬度 以此減少可能受到的潛在物理損害爲靈感 其機器人主要是由鉀製成 作爲一種軟金屬 鉀的熔點很低 只有約30攝氏度左右 實驗期間 該團隊通過將磁性粒子混合融入到液態的鉀中 然後通過高頻的磁場加熱該金屬後 它就會由固態轉爲液態 之後呢 又能通過半導體制冷 或者自然冷卻來對鉀進行降溫 使其由液態變爲固體 最重要的是 該機器人呢 還能四處移動 在實驗階段 研發團隊進行了一系列測試 比如讓機器人融化成液體後重新變形 藉此逃離一個類似監獄的籠子 或者用其清除胃膜中的異物 和將藥物輸送到模型位中 此外呢 它還能用於修復難以觸及的電路 不僅如此 該團隊還讓固態的機器人能夠跳過21毫米的障礙 爬牆等等 而液態呢 則是能夠輕鬆地繞過障礙 並重新組裝 甚至能夠分開執行協作任務 完成後再重新組裝固化 而這種能夠在不同物態間轉換的能力 使其能夠應用於諸多領域 不過該團隊的研究員表示 目前呢 這些都只是概念驗證 僅僅展現了新型機器人的部分能力 也就是說 還有更多能力沒有開發出來 另外 這其實與終結者2裏面的T1000還是有些區別的 雖然在能力上看起來很有潛力 但其實和T1000有很大的區別 首先這個機器人的最高速度只有1.5米每秒 同時受限於材料本身 它的最大負載只有30公斤左右 想要在現實中應用 還有很長的路要走 那麼液態金屬相較於普通金屬都存在着哪些優勢呢 首先 大家要知道液態金屬是什麼 所謂的液態金屬也就是不定型金屬 業界呢 也稱爲金屬玻璃或者非金合金 大家可以將其作爲由自由電子氣和正離子流體 組成的混合物 此類金屬有着獨特的原子結構 排列比較無序 雖然有着金屬一詞 卻具備流動的特質 自身重量雖輕 質地卻很堅硬 而且具有高彈性 同時還能一次成型 免去了傳統金屬繁瑣的加工程序 在強度方面 液態金屬是鈦合金的1.5倍 不鏽鋼的3倍 鎂鋁合金的10倍以上 就算是放在氫合金裏面 它的單位密度強度也是最高的 其單位使用強度爲1500兆帕 彈性應變能量高達19mg每平方米 要知道現今最好的彈簧鋼的彈性應變能量 也只能達到2.2mg每平方米而已 液態金屬基於硬度上的優勢 使其在耐磨或者抗劃痕領域 有着更廣泛的應用 同時更好的彈性 還能滿足那些傳統金屬 不能滿足的特定領域 比如在壓力下彎曲的同時 還能要求不能變形的醫療設備 以及可以反覆彎曲 但是不能出現塑性變形和硬化的壓力傳感器等等 而在精度方面 用液態金屬成型的產品 能夠和機器加工的產品一較高下 同時還不存在附加成本和廢棄材料 至於抗腐蝕方面 液態金屬也遠超傳統金屬 非常適用於工業應用領域 比如醫療設備 食品加工 航海產品 戶外運動設備等等 另外對於傳統金屬而言 如果不進行拋光 研磨等二次加工措施 基本是無法達到所需的精度 但在很多領域 金屬的反光性能極爲重要 而液態金屬合金的光潔度 在達到高光反射效果的同時 還能進行拋光 而且不會犧牲其他的屬性 不僅如此 液態金屬還是無磁性材料 就算和其他磁性物體接觸 也不會沾染任何磁性 非常適合應用於核磁共振設備的組件 電磁開關的外殼 或高射頻功率等領域 綜上所述 液態金屬不僅具備優質功能 還能以注塑方式成型 進而爲設計者塑造更大的發揮空間 同時它一次性成型的特質 極大節省了加工成本 並且提升了效率 基於這些優勢 使其擁有着廣闊的應用空間 比如醫療 智能硬件 AI 航空航天等領域 那麼 液態金屬在軍事領域 都有着哪些應用呢 首先就是大家最關心的軍用液態機器人了 在衆多科幻作品當中 液態機器人大多是由液態記憶金屬構成的 比如《終結者2》中的T1000 它的身體不僅能夠隨意變形 還能模擬並且複製體積相當的事物和狀態 這也就是電影中 T1000複製人類外形和變換武器 甚至還能將機體和外界環境融合 也正是基於液態金屬的種種特性 讓各國看到了以它作爲材料 開發液態機器人的可行性 目前 隨着新材料 納米技術 以及生物技術的快速發展 具備變形 隱形功能的液態機器人 在未來必將研製成功 只不過是時間早晚的問題了 或許還能擁有高級智能 可以像人一樣思考處理問題 進一步提高執行任務的成功率 而一旦出現 必將引發一場機器人和軍事革命 甚至改變未來戰爭的形勢 而現今軍用機器人大致可以分爲四類 分別是地面機器人 空中機器人 水下機器人以及空間機器人 而液態機器人技術一旦取得重大突破 那麼未來戰爭中 液態機器人將稱霸地面 空中 水下和空間 那麼在這四個領域具體是如何應用的呢 下面大兵來猜測一下 首先是地面機器人 主要是指那些通過智能或者遠程遙控的 輪式和履帶式車輛 未來它們會由液態金屬構成 因此會兼具變形和隱形能力 在戰場上更加不易被敵方發現 可以隱蔽的在各種地形環境中高速作戰 甚至可以通過狹小的縫隙 滲透進敵方的防禦攻勢 悄然破壞敵方的雷達站 指揮所 導彈發射井以及重要的武器彈藥庫等等 更甚者還能讓液態機器人 潛入敵方高級指揮官的住處或者辦公室 直接進行斬首行動 完成戰略任務 這點大家可以參考《終結者2》中 提前進入牢房的情景 然後是空中機器人 如果未來機器人是由液態金屬製成 大家可以想象一下 同時具備變形和隱形能力的無人機 一會兒是鳥 一會兒是蟲 不僅不易被敵方發現 而且發現了也很難攔截 液態無人機在敵方上空如入無人之境 就算不小心被敵方防空武器擊落 也能迅速的自我修復 重新進行戰鬥 甚至可以直接當作能重複使用的自殺式無人機 那作戰效果想都不敢想 緊接着是水下機器人 也就是無人潛航器 此類機器人大致可以分爲兩類 其一是遊覽的水下機器人 也就是遙控潛水器 簡稱ROV 其二則是無覽水下機器人 簡稱AOV 未來液態水下機器人 遊覽無覽應該都可以 則而在未來智能化戰爭中 與空中機器人一樣 水下機器人也能隨意變化形態 時而相遇 時而相交 必然會成爲反潛反艦作戰的主力 甚至會誕生廣泛應用於水下作戰的液態炸藥 以至於水下機器人裝載足夠當量的炸藥 能夠祕密潛入敵方的海底攻勢 炸燬敵方水下指揮所 武器庫以及通信設備等等 最後是空間機器人 此類機器人未來應該是一種輕型遙控機器人 能夠在大氣環境中導航飛行 同時可以在太空中飛行和作戰 可以說是最爲理想的反衛星武器 由於配備有高級智能 因此不需要遠程遙控 可以自主判斷 自主攻擊 如果還能以高超速飛行的話 那麼此類機器人不僅能摧毀敵方衛星 說不定還能在太空中 攔截敵方發射的中遠程彈道導彈 如果攜帶足夠當量的炸藥 甚至能夠摧毀敵方的大型空間站 此外呢 除了軍用機器人外 現今美軍已經將甲銀液態金屬 應用於軍用天線的製造 而且完成了原型件的驗證 有望在未來十年內進行實戰應用 而甲銀液態金屬天線 不同於傳統軍用天線系統的設計 該類液態金屬天線有着四大優勢 一 系統減重 小型化 二 設計靈活 可重構 三 不易斷裂 更爲耐用 四 頻率可調 具備多個工作頻率 而液態金屬應用於軍用天線之前 爲了滿足不同任務的需求 軍用飛機大多數需要安裝數十副天線 可以覆蓋八到九種不同的工作頻率 但是多個天線卻會導致系統構造複雜 飛機增重 及信號間的干擾等問題 進而影響系統的整體性能 因此 在2009年 美國科學家提出了液態金屬多頻天線的概念 並在實驗室的環境下 驗證了加液態金屬天線的性能 到了2011年 美國南卡羅萊納州立大學的研發團隊 首次開發出了常溫液態的加銀共晶合金 並且製造出了在1.91GHz至1.99GHz範圍內 頻率可調的加銀液態金屬天線原理件 進一步驗證了該技術的可行性 同年 該大學的研究成果 引起了美國空軍的高度關注 2012年 美空軍研究實驗室的傳感器 製造材料 航空航天系統等部門 聯合啓動了液態金屬天線的應用研究項目 旨在解決液態金屬在軍用環境下 服役溫度和更寬頻率範圍的可調問題 以此推進此類天線的工程化進程 時間來到2015年 該大學的團隊再次採用新的電壓驅動模式 實現了對合金形狀和位置的控制 研發出的工作頻率在0.66GHz到3.4GHz範圍內 可調的加音液態金屬天線 同年 AFRL 通過調整加音共晶合金的成分 成功將液態金屬熔點降到了-19度 緊接着開展了降熔點和擴頻率的研究工作 次年 通過優化加音合金的成分 期間加入了錫 錠等元素 成功將液態金屬的熔點降到了-28度 基本滿足了軍用裝備實際應用的環境需求 到了2017年6月 AFRL向外透露 他們透過複雜的電路設計 成功開發出了在70MHz到7GHz的工作範圍頻率內 可調頻率的液態金屬天線原型件 並且驗證了該天線在實驗室環境下 可以有效完成任務 截止至今 美軍正在加速推進該技術的成熟 以便在未來正式應用於軍用裝備上面 而AFRL的下一步計劃則是找出這種新型材料 與傳統半導體技術的集成方法 並打算在無人機上進行驗證實驗 另外 不知道大家是否還記得 當導電材料被壓縮或者拉伸的時候 其性質會發生一些變化 一般情況下 拉伸會導致其導電性降低 電阻率增大 而在2019年 AFRL的研發團隊開發了一種新型材料 全名叫做聚合液態金屬網絡體 它的特性與上述物理現象相反 PLMN就算是擴張到原來的700% 其結構也會自動適用這種擴張 期間電阻率幾乎保持不變 同時還能夠在迴歸原始狀態時恢復原樣 對此 該項目的負責人表示 如果將這些液態金屬做成導線的話 那麼他們就能在不同的結構外形條件下 保持其性能的特點將會有多方面的應用 例如下一代可穿戴的電子設備 該材料能集成到一件長袖服裝中 通過長袖服裝向全身傳遞能量 這樣的話即便轉動肩膀或者彎曲手肘 也會改變整體的能量傳遞 相當於讓士兵穿了一身液態金屬版的毒液 或者說是復聯4中的MK50裝甲 除了上述這些應用 液態金屬還能應用於先進能源和動力系統領域 比如航空發動機冷卻方面 一枚液態金屬直接到2000OC以上還處於液態 而在生物醫學領域 液態金屬能開發出一系列 超越傳統診斷和治療技術的產物 比如說液態金屬仿生器官 電子皮膚等等 總結來說 液態金屬是美軍高度重視的新材料技術領域 對於革新軍用電子電路系統 機器人等具有重要意義 未來說不定真的會誕生類似於T1000那樣的液態機器人 那麼大家認爲這個設想是否能實現呢 歡迎在評論區內討論 如果視頻中有出錯的地方 也歡迎大家在評論區內指正 今天的視頻到此結束 喜歡的朋友請點贊關注 我們下期再見