小机器人从固态变为液态，在磁场的引导下成功穿过了“牢笼”，并通过放置在栏杆外的模具重新凝固，成功“越狱”。
磁控机器人通过液化、穿过栏杆并使用放置在栏杆外的模具重新凝固来逃离“牢笼”。
这种科幻电影《终结者》中的情节，出现在中美科学家联合提出的“磁控固-液相变材料”实验中。这一新材料在交变磁场的作用下对固态的金属加热，使之变成液态，随后通过冷却再由液态转为固态。
灵感源自《终结者》和海参
“固液变形机器人”的灵感来源于两个方面：电影《终结者》和动物海参。《终结者》中的液态金属机器人的手，可以在固液切换后，变成一把刀，机器人还可以变成液态后越狱。而海参是非常有趣的动物，它通过改变富含蛋白的原纤维间基质的硬度，来改变体壁外形。
基于此，研究团队研发出了磁控的固态和液态相互切换相变材料。这一材料不仅具有固态金属的硬度与承载力，还有液态金属的形变能力。
固液转换“信手拈来”
液态金属一般是低熔点的金属。据研究者介绍，液态金属在30摄氏度以上是液体，而30摄氏度以下是固体，这与人类生存的温度相符。
为了充分利用液态金属在特定条件下固-液切换的特性，研究团队将磁性颗粒混合融入液态金属——镓中。通过高频的磁场加热，该金属会由原先的固态转变为液态。转变为液态后，又可以通过半导体制冷（珀耳帖效应）或者自然冷却来对金属进行降温，从而使之由液态变为固态。
此外，加入磁性颗粒后，施加的外部磁场还可以引导液态金属移动和转动、变形等。
据了解，这一磁控的固-液相变材料，在固态时有较高的刚度，而在液态下可以像水一样，融合了固态与液态情况下金属的优势。
在研究过程中，从如何让金属快速冷却，到如何使材料具有生物相容性，以此拓展材料的应用场景，团队遇到了很多挑战。研究团队通过不断调整、细化配方，最终实现了较快的冷却。该材料也有望未来在人体中实现应用。
新材料应用前景广阔
磁控固－液相变材料在未来有三个方面的应用。
一、电子电路的修复
在磁场环境下，相变机器人可推动电子元器件到封闭不可操作的空间，通过加热之后由固态变成液态，来焊接这些电子元器件，从而修复电路。
二、零部件的组装
固态机器人由磁场引导，抵达至机器零部件损坏的位置，通过交变磁场加热液化变形为万能的螺钉，之后对两个零部件进行固定，完成零部件的组装。
三、生物医学上的应用
例如，儿童误食异物之后，可以通过磁控固液相变材料，液化后抓取，固化后将异物提取出来。此外，这种相变材料还可以在固态下封装药物，液化后定点可控释放药物。
在液体环境中，磁控机器人清除异物（绿色圆球）。
山东省科协