看到「液態金屬」這幾個字，科幻迷定會想起傳奇巨作《終結者》系列中幾不可摧的恐怖機器人T-1000——由「液態金屬」構成，可以任意變換外形。
美國北卡羅萊納州立大學的科研團隊日在製造此類合金的道路上邁出了重要的第一步。
嚮導電液（本次研究為水溶液）施加低電壓，並調節其強度，研究人員近乎瞬時改變了水中鎵銦合金液滴的形狀，使它們或攤開成長條，或收縮成球形。
「使金屬流動，改變形狀，我們就能製造可變的結構。」研究負責人麥可·迪基（Michael Dickey）解釋道。
這位化學家想到的主要應用是製造微型可調金屬天線：相同的材料經過變形即可完成信號的收發。
同樣，這一材料還可用於製造能自發改變線路布局的電路，一如神經系統可以生成或消除特定連接以保持最優狀態。
法國洛林大學液態金屬專家伯努瓦·格羅迪迪埃（Benoît Grosdidier）認為，目前微電子工業所用的焊料將可用此類合金代替。
「焊接的關鍵在於焊料金屬的延展和『基材的浸潤』。」伯努瓦·格羅迪迪埃解釋道，「如果能夠隨意變化某種金屬的表面張力，那麼就可以將之調至與另一種金屬相同，從而替代目前使用的有毒金屬（例如鉛）或儲量告急的金屬。」
例如，由於具有出色的延展性而常被用於焊接的錫，其儲備正面臨枯竭；通過施加電壓改變延展性這一良方，有望使其他儲量更豐富的金屬取而代之。
目前而言，將另一種金屬用於焊接，就如同製造一個能從一灘金屬液自動形成的機器人一樣，都還只是紙上談兵。因為能自由改變形狀的液態金屬珠半徑不足1毫米，變化出的形狀也十分粗糙。
「我們目前還處於初始研究階段。」麥可·迪基承認。儘管如此，他仍極力強調該液態合金的巨大優勢：在常溫下為液態，這一合金與汞不同，並無毒性，而且可以隨心所欲地改變形狀。
麥可·迪基於三年前首次觀察到液態合金在低電壓下令人嘆為觀止的延展性，如今，他終於完全了解了箇中奧妙。
一切都發生在微觀層面上，源自確保液態金屬滴與空氣或液體接觸時保持內聚的作用力——液態金屬最終的形狀由它決定。該作用力即表面張力，在水塘表面可觀察到水黽（俗稱「水蜘蛛」）在水面上漫步而液面並不流動的現象，正是水的表面張力承受住了水黽的重量。
而鎵銦合金的表面張力高達水的7倍。與在某些表面四散流淌的水相反，鎵銦合金液滴在大多數表面呈球狀，以使與外界接觸表面積最小化——簡單地說，「珠粒化」。
但當這些液滴處在與電源相連的導電溶液中時，其表面的金屬原子會與溶液中的電荷反應形成氧化層。這層氧化物能減小鎵銦合金液滴的表面張力並對液滴的形狀產生影響，所以才能通過改變施加於導電溶液的電壓而改變合金形狀。
研究人員發現氧化物在金屬和導電溶液中的水之間充當媒介。「氧化物一面有鎵原子，與液態金屬有親和性；而另一面具備和水分子相似的分子（羥基），因此也有親水性。」麥可·迪基解釋道。不到1伏的電壓就足以在液體金屬表面製造出能使表面張力減小到幾乎為零的氧化層，使金屬滴無法再維持球形，散作一灘。
更妙的是，通過在不同點之間造成電勢差，研究人員可以推動液態合金向特定方向流動。而這種變化是完全可逆的：只要停止通電，氧化層將會消失，合金再次蜷成一團，在一秒之內恢復成緻密的球形液滴。
液態合金可沿著研究人員設定的道路流動，又在瞬間四散流開變成絢麗的圖案，仿佛擁有了生命，就像是一臺微型的T-1000……
撰文 Emmanuel Monnier
編譯 陳煜炯