小机器人从固态变为液态，在磁场的引导下成功穿过了“牢笼”，并通过放置在栏杆外的模具重新凝固，成功“越狱”。

    这种科幻电影《终结者》中的情节，出现在中美科学家联合提出“磁控固—液相变材料”的实验中。这一新材料在交变磁场的作用下对固态的金属加热，使之变成液态，随后通过冷却再由液态转为固态。该研究由中山大学、浙江大学和卡耐基梅隆大学软体机器人实验室合作完成，相关论文日前发表至国际期刊《细胞》（Cell）旗下的子刊《物质》（Matter）。

    灵感源自《终结者》和海参

    “我们研究的灵感来源于两个方面：电影《终结者》和动物海参。”论文的通讯作者之一、中山大学教授蒋乐伦告诉科普时报记者，《终结者》中的液态金属机器人的手，可以在固液切换后，变成一把刀，机器人还可以变成液态后越狱。而海参是非常有趣的动物，它通过改变富含蛋白的原纤维间基质的硬度，来改变体壁外形。

    基于此，团队提出了磁控的固态和液态相互切换相变材料。这一材料不仅具有固态金属的硬度与承载力，还有液态金属的形变能力。

    蒋乐伦说，科研工作者在进行一些原创性的工作时，需要一些灵感。“很多科幻片与科幻小说中，有非常有趣、天马行空的创意与想法，能够给科研工作带来灵感。”

    固液转换“信手拈来”

    液态金属一般是低熔点的金属。据蒋乐伦介绍，液态金属在30摄氏度以上是液体，而30摄氏度以下是固体，这与人类生存的温度相符。

    为了充分利用液态金属在特定条件下固—液切换的特性，研究团队将磁性颗粒混合融入液态金属——镓中。通过高频的磁场加热，该金属会由原先的固态转变为液态。转变为液态后，又可以通过半导体制冷（珀耳帖效应）或者自然冷却来对金属进行降温，从而使之由液态变为固体。

    此外，加入磁性颗粒后，施加的外部磁场还可以引导液态金属移动和转动、变形等。

    据了解，这一磁控的固—液相变材料，在固态时有较高的刚度，而在液态下可以像水一样，融合了固态与液态情况下金属的优势。

    在研究过程中，从如何让金属快速冷却，到如何使材料具有生物相容性，以此拓展材料的应用场景，团队遇到了很多挑战。“最终通过配方的不断调整、细化，我们实现了较快的冷却，也有望未来在人体中应用。”蒋乐伦说。

    新材料应用前景广泛

    据蒋乐伦介绍，磁控固—液相变材料在未来有三个方面的应用。

    “一是电子电路的修复。”蒋乐伦说，在磁场环境下，相变机器人可推动电子元器件到封闭不可操作的空间，通过加热之后由固态变成液态，来焊接这些电子元器件，从而修复电路。

    二是零部件的组装。固态机器人由磁场引导，抵达至损坏的位置，通过交变磁场加热液化变形为万能的螺钉，之后对两个零部件进行固定，完成零部件的组装。

    三是生物医学上的应用。“例如，儿童吃了一些异物之后，我们可以通过磁控固液相变材料，液化后抓取，固化后将异物提取出来。”蒋乐伦说，“此外，这种相变材料还可以在固态下封装药物，液化后定点可控释放药物。”