从植物中获取创意、具有巨大的使用潜力 仿生理念助“金属含羞草”自在开合
◎实习记者 孙明源\n\n　　含羞草是一种有灵性的植物，它的叶片对触碰、温度都非常灵敏。外部影响能够改动含羞草叶片内部的水分散布，导致细胞缩短胀大，然后影响其开合。现在，世界上有了一种特别的“含羞草”，操控它开合的不是触碰，而是磁场。这种“含羞草”也不是植物，而是由我国科学家研制的新式金属玻璃制成。\n\n　　近来，中国科学院物理研讨所科研团队在世界学术期刊《科学发展》上宣布论文，介绍了这种“金属含羞草”。它由金属玻璃和其晶化物组成的复合资料制成，具有委曲功用，三维结构可开合。该论文作者，中国科学院物理所研讨员白海洋告知科技日报记者，这项被论文评定人称誉为“赋有创造力”的效果，起点其实是科研人员“玩出来”的创意。\n\n　　仿生是研讨的交汇点\n\n\n　　白海洋注意到，航天事业对能够主动开合的、平板式运送的资料有实际需求。假如容器或设备能够在太空中自主开合，将大大有助于太空运送以及航天员作业。根据这一想象，白海洋及其团队对能够主动开合、变形的资料进行了探究。\n\n　　在这一进程中，科研人员并没有坚守思想定式，把金属资料制品的形状限制在盒子等容器的范围内，而是充沛测验了植物、动物等其它形状。这样的测验又进一步给了研讨者创意，让研讨者获得了许多新启示。\n\n　　“‘仿生’并不是咱们研讨的起点，而是咱们在探究进程中找到的交汇点。这个交汇点给了咱们新的创意。”白海洋说。\n\n　　在机械等范畴，仿生是一个抢手概念。但在以机器人研讨为代表的大多数科研工作中，仿生的目标都是运动才能较强的人或动物，而非相对静态的植物，金属资料的“植物动态仿生”研讨可谓独出机杼，具有很强的独创性和探究性。\n\n　　相似真实含羞草的开合原理\n\n　　“金属含羞草”怎么开合？白海洋和她的学生李金凤给记者做了演示：只需拿一块磁铁接近“金属含羞草”的中部，它就会主动闭合，把磁铁拿开，“含羞草”又会打开。\n\n　　“金属含羞草”由金属玻璃和其晶化物复合制成。金属玻璃又称非晶合金，是能完成形状可逆改变的新式功用资料，具有优异的力学功用。在经过激光图画化技能诱导处理之后，金属玻璃发生了部分晶化，晶化区的密度和模量相对增大，使得金属玻璃区和晶化区之间发生相应的尺度错配，导致内部发生应力，然后发生委曲现象。这种委曲现象是可逆的、在弹性范围内的。由所以铁磁性资料，它会被磁棒招引然后发生开合动作。从原理来说，这和真实的含羞草叶片开合的原理是非常相似的。\n\n　　研讨团队在实验室还对新资料的功用进行了测验。他们发现，在弹性极限内，铁基金属玻璃三维委曲结构的形状改换由外部磁力操控可重复开合，乃至还能够经过外力从头成形或翻转。这种仿生三维结构被磁力操控接连开合至少2万次，且不会呈现显着的疲惫裂缝。\n\n　　或可在多范畴广泛使用\n\n　　在各种医疗场景中，人们有时会需求一些具有弹性功用的器材。例如血液过滤时在血管傍边收纳废物的器材，就需求具有弹性功用，便利医疗人员放置和取出。为此，人们选用能够随温度变形的相变合金，这种金属经加温处理能够缩短或胀大，但加温往往需求到达上百摄氏度。\n\n　　“假如用磁场操控的金属玻璃替代相变合金，加温对患者或许形成的损伤就不存在了，医疗人员的操作也会变简略。咱们的‘金属含羞草’就能够用于此范畴。”白海洋介绍说。\n\n　　白海洋弥补说，除了血管过滤器，这种金属玻璃还能够用来制作血管支架、微夹持器等器材。此外，新资料还能够用于传感器制作。\n\n　　近年来，资料的三维结构形状改换在驱动器、传感器、电感器、微电子机械系统、软体机器人、电子、医疗和航天器材等方面展现出巨大的使用潜力。金属玻璃的三维结构研讨现已遭到广泛重视，但金属玻璃仿生三维委曲结构的形状改换尚有很大的开发空间。\n\n　　白海洋总结说，此次研讨对开发金属玻璃的功用性使用具有重要的科学和技能含义，对完成金属资料的三维委曲结构也具有启示和指导含义。“仿生”并不是研讨的起点，也并非落点，却给金属资料的功用性研讨带来了许多启示。这株“含羞草”能够抛砖引玉，必定程度上拓宽金属资料的使用空间。 【修改:邵婉云】