图片来源：论文

原作 Elizabeth Rayne

翻译 孙嘉悦

编辑 魏潇

纸不算是智能材料，但如果它被一种新型液态金属覆盖，或许就会变成智能材料。这种液态金属有可能将纸和其他材料变成能够自发行动的智能小工具。

液态金属已被用于电路和可穿戴传感器等智能工具，但并不是作为一种涂层使用。受折纸的启发，清华大学生物医学工程系的 Bo Yuan 及同事研发出一种液态金属制备方法，可以在不需要粘合剂的情况下压印到纸上，这在以前是无法实现的。该研究最近发表于《细胞报告-物理科学》（Cell Reports Physical Science），研究团队展示了涂有这种液态金属的纸张可以被折成各种形状，展开后还能自发地重新折叠起来，此外还能导热和导电。这几乎就是魔法。

一种粘性合金

由于液态金属中的粒子往往会紧密地聚集在一起，所以如果没有像胶水一样能够起到粘合作用的东西，就很难让金属附着在任何表面上。但粘合剂通常对金属的导电性等性能有负面影响。Bo Yuan 及同事想研发一种不需要粘合剂就能粘在纸上的液态金属。他们使用了一种含有铋、铟和氧化锡的合金（BiInSn），并测试了它相比于铟/镓合金（eGaIn）的性能表现。

结果表明，BiInSn 更有效。与 eGaIn 不同的是，BiInSn 暴露在空气中不会氧化，所以它在物体表面的黏附程度并不取决于金属表面形成的氧化膜。BiInSn 在室温下是固体，熔点较高，因此在 62 摄氏度以下的温度中不会液化（脱落）。此外，它还具有更强的黏附性。然而想要获得 BiInSn 的最佳黏附效果还需要反复试验。

Bo Yuan 在与 Ars Technica 的电子邮件采访中表示，研究团队需要确保液态金属在不同纸张上的黏附力于大范围内是均匀的，并维持涂层的稳定性。为解决这些问题，他们在实验中改变压力以及摩擦速度，最终确定了最优参数，实现了快速、大规模、稳定的粘附。

研究人员尝试用不同压力将这种液态金属压印在纸上，发现不需要施加太大的压力就能令其固定。然后他们用金属涂层纸制作了一个折纸立方体，这需要其边缘在没有任何粘合剂的情况下相互粘附。他们甚至发现，当这个正方形展开时，涂层纸可以自己折回原来的形状。这是因为金属涂层具有自粘性，被展开的边缘能够相互吸引，直到纸张再次变成一个立方体。他们还尝试了可以拉伸或压缩的弹簧形状，无论如何调整，这种形状都会保持不变。

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该团队还可以用单张扁平的金属涂层纸来构建 3D 结构。这些结构可以维持它们的形状而不破裂，且剥离涂层后，纸张的基本性能而不会受到任何影响。涂层的性能也不会有任何变化，可以回收再利用。纸张又变回了纸本身。

下一阶段的工作

Bo Yuan 认为液态金属的自黏附性是一种优势，因为如果它能在纸上实现，那么也可以在其他轻薄的材料上实现，从而制造出能够适应狭窄空间的智能工具和软体机器人。Bo Yuan 接下来想要完成的工作是找到一种凝固后不会脱落的金属涂层。他正在考虑测试生物友好型喷漆，用以保护最终可能用于包装材料 (像实验中的立方体折纸一样能够自动打开和关闭的盒子)、人体皮肤（能够不使用胶水并无痛脱落的绷带)，以及水下甚至在其他行星和卫星条件下的涂层材料。

这种物质或许对在外星环境中使用的软体机器人有利。一些软体机器人已经可以探索海洋的最深处，那里的压力对人类来说太高，而地层裂缝对大型机器来说又太小。目前软体机器人的设计正着眼于火星和其他天体的地下隧道。轻薄而灵活的自主软体机器人将能够探索大型漫游车无法安全通过或行使的区域，液态金属涂层的自黏附性可以使它们自行折叠和展开。

Bo Yuan 在采访中表示，使用这种方法可以快速制造出具有良好导热性、导电性、刚度可调节性的智能材料，这极大地扩展了软体机器人的材料选择范围，有可能为太空探测器的设计提供一种全新的方法。

原文链接：

https://arstechnica.com/science/2023/06/liquid-metal-could-turn-everyday-things-like-paper-into-smart-objects/