□吴长锋
电影《终结者》中的液态金属机器人“T1000”开启了液态金属在机器人领域应用的梦想之门。中国科学技术大学精密机械与精密仪器系张世武副教授研究团队与其合作者组成的联合研究组,设计了基于镓基室温液态金属的新型机器人驱动器,首次实现了液态金属驱动的功能性轮式移动机器人。该成果日前发表在《先进材料》杂志上。
镓基室温液态金属具有独特的表面性质及理化特性,可以通过电场、磁场以及浓度梯度场等多种能量场或者表面改性等方式,实现变形、移动、分离以及融合等多种形态学变化,在微流体、生物医学以及机器人等领域展示出巨大的应用前景。然而,液态金属在机器人领域应用研究目前仅局限于以液态金属液滴为机器人本体,尚无基于液态金属的功能性机器人的研究报道。
研究人员设计了一种具有超疏水表面的极轻半封闭轮式结构,将液态金属液滴限制在狭长的轮体内部。通过巧妙设计的随动微型电极支架施加外部电场驱动轮体内液态金属运动,进而持续改变轮式机器人的重心,驱动轮式机器人滚动。同时,研究人员对所提出的新型液态金属机器人做了动力学建模与分析,并通过实验探索了电解液浓度、施加电压、液态金属体积、轮体结构等参数对机器人运动性能的影响,获得驱动运动的最佳参数匹配。进一步,通过集成电池系统,研究人员成功设计了新型液态金属自驱动轮式移动机器人。
重金属镓可用于
对抗“超级细菌”
□周舟
美国研究人员近日说,他们发现重金属镓有望用于开发新的抗生素,对抗绿脓杆菌这种“超级细菌”。
绿脓杆菌可导致肺部、尿路以及伤口等感染。癌症和艾滋病等患者由于自身抗感染能力受损,容易感染这种细菌。寻找新型抗生素对抗这种“超级细菌”一直是研究人员的目标。
美国华盛顿大学医学院研究人员在新一期美国《科学·转化科学》杂志上发表论文介绍说,铁是绿脓杆菌感染机体所需的关键营养,而镓是一种与铁在结构上类似的金属。他们发现,镓会“诱骗”绿脓杆菌将其错认为铁。但实际上,一旦“误食”镓,绿脓杆菌合成新DNA(脱氧核糖核酸)的机制会遭到破坏,导致绿脓杆菌无法增殖。
实验室研究显示,绿脓杆菌虽然也会对镓产生耐药性,但产生耐药性的速度要慢很多。此外,如果把镓与一些现有抗生素联用可增强药效。小鼠实验显示,单支剂量即可治愈致命性肺部感染。
此外,研究人员对20名囊性纤维化患者和绿脓杆菌导致的难治性肺部感染患者进行的一期临床试验显示,镓能够改善患者的肺部感染情况且非常安全。