近日，《International Journal of Extreme Manufacturing》在线发表了东南大学生物科学与医学工程学院/数字医学工程全国重点实验室刘宏研究员等团队完成的最新研究成果，文章标题为“A stretchable liquid metal switch for interactive and autonomous soft machines”（一种可拉伸液态金属开关用于可交互和自主软机器）。该研究利用液态金属在微尺度下的电磁自收缩和流体自愈合效应构建了一种高性能液态金属柔性可拉伸开关，并将其用于构筑智能软体机器人和柔性可穿戴设备。
软机器在复杂环境中展现出卓越的适应性与灵活性，在人机交互、手术辅助和可穿戴设备等领域具有广阔前景。自然界中，人脑神经突触通过“兴奋/抑制”的二元状态调控神经信号通路，从而实现复杂的认知与决策过程；与之类似，电子开关凭借其“通/断”特性，能够调控信息与能量的流动，为机器系统提供基础的逻辑判断能力。作为软机器中基本的控制单元，柔性可拉伸电子开关的性能直接决定了整个系统的逻辑处理效率与功能实现水平。然而，现有柔性开关面临制结构复杂、尺寸偏大、触发方式单一及性能有限等瓶颈，制约了其工程化应用与系统级智能拓展。
团队利用液态金属的电磁自收缩断裂和在弹性通道中的流体自愈合行为，构建了一种高性能液态金属柔性可拉伸开关。该开关具有结构紧凑，具备超高开关比（~10⁹）、毫秒级快速响应、长使用寿命（>12,000次循环）等综合优势。此外，团队将液态金属开关与响应性材料集成，实现光、磁、电、热、气等多种开关控制模式，并构筑了气控可交互柔性抓手、电控自振荡爬行器以及可穿戴机-电逻辑电路等智能软机器，展现了其在软体机器人和可穿戴电子等领域的广泛应用潜力。本研究为解决智能软机器的自主决策难题提供了关键器件支撑和创新集成方案。
该论文的第一作者为东南大学生物科学与医学工程学院博士生陈刚胜和至善博士后马标，刘宏研究员与马标博士为该论文的共同通讯作者。该项目得到了江苏省自然科学基金、江苏省应用数学科学研究中心、和东南大学博士生创新能力提升计划等项目资助。
论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2631-7990/ae05d6
