在領先世界的液態金屬方面，中國科學家再次實現了新突破。近日，某研究團隊首次提出「輕質液態金屬」的概念，研發出了密度低於水的液態金屬複合材料，為打造液態金屬機器人奠定基礎。
「液態金屬」，是一種不定型、可流動液體的金屬，可看作是由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。作為可變形智能機器的基本要素，液體金屬為可變形體(尤其是液體機器)的設計、製造開闢了全新途徑。
柔性機器、可變形機器在材料學和機器學中是一個非常重要的領域，而柔性正是液態金屬特有的行為。
但同時，液態金屬的一個缺點在於密度較高，這就意味著給機器增加了額外重量，其便利性因而被削弱。
為解決這一問題，研究團隊提出了「輕質液態金屬」——一種由空心玻璃微珠(Glass Bubbles)和鎵銦共晶(eGaIn)組成的非常規超輕材料GB-eGaln。
下圖a為空心玻璃微珠結構示意圖，b為玻璃氣泡的真實照片(左)和顯微鏡照片(右)。
共晶是一種物理現象，指一定成分的合金液體在低於任一種組成物金屬熔點的共晶反應溫度下，冷卻、凝固、結晶為兩種或更多緻密晶體混合物。顧名思義，鎵銦共晶便是鎵(Ga)和銦(In)兩種金屬的混合物，密度為6.25g/cm³(溫度25°C時)。
【相同重量的eGaIn和GB-eGaln的比較】
而GB-eGaln密度低於2.010g/cm³，甚至可達0.448g/cm³，比水(密度1g/cm³)更輕——這是由於水和液態金屬對玻璃表面有不同的親和性，當接觸到水後，GB-eGaln內部結構會變為玻璃微珠-水(GB-water)，這便引起了密度的變化。
下圖為不同eGaIn體積百分比(ϕ=0%，6%，12%，18%，24%，30%，36%)的GB-eGaIn密度變化(K1，Q25，Q46為空心玻璃微珠的3個種類)。
室溫液態金屬(Room-temperature liquid metal)具有可在不同形態和運動模式之間轉換的普適變形能力。實際上，經溫度調節，GB-eGaln也可保持優異的適形性、導電性，可在完全柔軟和堅硬的狀態之間自由切換。據悉，GB-eGaln可成型為薄片，也可構築成三維立體結構，重複使用8次後功能無明顯損失(如下圖)。
在此基礎上，研究團隊還將GB-eGaln結合磁鐵，設計了浮力部件，提供開關和負載元件的功能。研究團隊表示，有望在不久的將來利用GB-eGaln製造出軟體機器人及智能水下裝置。