Al-NaOH复合液态金属——一种具有热和气动特性且快速响应的水触发材料丨Engineering

Bo Yuan, Xuyang Sun, Jing Liu.Al-NaOH-Composited Liquid Metal: A Fast-Response Water-Triggered Material with Thermal and Pneumatic Properties [J]. Engineering,2020,6(12):1454-1462.

水触发材料因其操作简单、驱动柔和、成本低廉、环境友好等诸多优点受到越来越多的关注。但是，大多数此类材料通常具有较长的反应时间，并且需要严格的保存条件，这限制了它们在实践中的适应性。

清华大学袁博、刘静与中国科学院孙旭阳共同开发出了一种具有水热触发性能的Al-NaOH复合eGaIn材料。

该材料具有出色的热和气动性能，在添加少量水后这种材料可以迅速反应，从而导致温度急剧上升和大量氢气产生。它的热和气动能力可通过添加的水量来调节，这为精准控制提供可能。此外，新材料具有良好的可重复使用性，因为它可以重新触发至少5次，并且一旦被浸入过量的水就会降解。这使得eGaIn的回收利用和溶液的无害处理成为可能，从而展示出良好的环境友好性。

基于Al-NaOH复合eGaIn的这些特征，研究人员制备了一种新型的医学固定用贴片，用于骨折或其他损伤的情况，该贴片由BiInSn和Al-NaOH复合eGaIn组成，其中Al-NaOH复合eGaIn用作内部层。作为由水触发的自膨胀材料，它可以提供足够的热量来熔化贴片外部的金属支撑层，并改善贴片内边缘和身体曲线之间的适应性。

该智能贴片的贴合性能和负载能力已经过测试，其可行性和可靠性已得到证明。此外，基于Al-NaOH复合eGaIn设计了水触发球形机器人的原型，该机器人实现了在特定外部条件下的滚动和弹跳行为。

总体而言，该材料为大范围的热驱动器和气动驱动器提供了新的选择，并且既可以用作与温度相关的相变材料的热触发，也可以用作软机器人中特定结构运动调节的气动触发。预计Al-NaOH复合eGaIn有望在将来被用于开发可穿戴运动辅助设备和外骨骼系统，甚至是软机器人。

☝  由水触发的滚动球的原型。

（a）水触发滚动球形机器人的工作机制；（b）触发后球体的真实图像；（c）在通用串行总线（USB）微型风扇产生的气流作用下球体的滚动；（d）球体从18 cm高处掉落时的弹跳状况。

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