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  晶體管被稱(chēng)為掌上電腦、智能手機(jī)等數(shù)字產(chǎn)品的“大腦”，負(fù)責(zé)處理信號(hào)和數(shù)據(jù)，隨著其尺寸越來(lái)越小，這些數(shù)字計(jì)算機(jī)產(chǎn)品也在不斷變小、變強(qiáng)和更加普及。但由于晶體管用的都是固體材料，始終無(wú)法擺脫拒人于千里之外的硬邦邦感覺(jué)。

  近日，美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)（CMU）科學(xué)家研發(fā)出一種在室溫下呈液態(tài)的金屬合金，并將其注入橡膠后制成像天然皮膚一樣柔軟和富有彈性的晶體管。發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》雜志上的這一最新成果預(yù)示著，這些軟性材料或?qū)㈤_(kāi)創(chuàng)液態(tài)計(jì)算機(jī)新時(shí)代。

圖 1：“液態(tài)金屬晶體管”

  在最新研究中，CMU軟體機(jī)器實(shí)驗(yàn)室工程師卡梅爾·麥吉迪和詹姆斯·威斯曼研制出新方法，制成擁有數(shù)字功能和柔軟可變形兼?zhèn)涞牧黧w晶體管。他們通過(guò)調(diào)配銦鎵兩種金屬的混合比例，找到一種在室溫下呈液態(tài)的特殊合金，注入橡膠后不僅能像銅和銀等金屬一樣導(dǎo)電，還擁有天然皮膚一樣的柔軟彈性。

圖 2：液滴聚結(jié)和分離行為的總結(jié)

圖 3：表面張力的梯度模擬演化

  他們用液態(tài)銦鎵合金制成了可伸展性電路線和電子開(kāi)關(guān)，這些晶體管通過(guò)開(kāi)關(guān)兩個(gè)液滴的連接發(fā)揮作用。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)沿著某個(gè)方向施加一個(gè)伏特電壓時(shí)，兩個(gè)液滴會(huì)相互靠近并連接成一座金屬橋梁，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電功能；當(dāng)沿著相反方向施加一個(gè)伏特電壓時(shí)，液滴會(huì)相互遠(yuǎn)離，導(dǎo)電性能關(guān)閉。只要施加微量電壓，液態(tài)晶體管就會(huì)擁有傳統(tǒng)晶體管一樣的特性。

圖 4：有關(guān)液滴分離的結(jié)果

  研究人員表示，兩個(gè)液滴類(lèi)似于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極，通過(guò)電壓調(diào)控液滴的形狀，晶體管電路可按需開(kāi)關(guān)。這種液態(tài)金屬電路在未來(lái)?yè)碛袩o(wú)窮應(yīng)用潛力，比如研制模擬鳥(niǎo)類(lèi)的飛行機(jī)器人，能在保持電學(xué)功能的同時(shí)承受高空極端條件下的變形壓力；研發(fā)出用于搜救機(jī)器人，以及監(jiān)控疾病和恢復(fù)大腦功能等領(lǐng)域的液態(tài)計(jì)算機(jī)。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201700169/full