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柔軟有彈性流體電晶體面世 預示液態電腦時代到來

美國卡耐基梅隆大學(CMU)科學家研發出一種在室溫下呈液態的金屬合金, 並將其注入橡膠後製成像天然皮膚一樣柔軟和富有彈性的電晶體。 發表在《先進科學》雜誌上的這一最新成果預示著, 這些軟性材料或將開創液態電腦新時代。

電晶體被稱為掌上型電腦、智慧手機等數位產品的“大腦”, 負責處理信號和資料, 隨著其尺寸越來越小, 這些數位電腦產品也在不斷變小、變強和更加普及。 但由於電晶體用的都是固體材料, 始終無法擺脫拒人於千里之外的硬邦邦感覺。

在最新研究中, CMU軟體機器實驗室工程師卡梅爾·麥吉迪和詹姆斯·威斯曼研製出新方法,

製成擁有數位功能和柔軟可變形兼備的流體電晶體。 他們通過調配銦鎵兩種金屬的混合比例, 找到一種在室溫下呈液態的特殊合金, 注入橡膠後不僅能像銅和銀等金屬一樣導電, 還擁有天然皮膚一樣的柔軟彈性。

他們用液態銦鎵合金製成了可伸展性電路線和電子開關, 這些電晶體通過開關兩個液滴的連接發揮作用。 實驗證明, 當沿著某個方向施加一個伏特電壓時, 兩個液滴會相互靠近並連接成一座金屬橋樑, 從而實現導電功能;當沿著相反方向施加一個伏特電壓時, 液滴會相互遠離, 導電性能關閉。 只要施加微量電壓, 液態電晶體就會擁有傳統電晶體一樣的特性。

研究人員表示, 兩個液滴類似於場效應電晶體的源極和漏極, 通過電壓調控液滴的形狀, 電晶體電路可按需開關。 這種液態金屬電路在未來擁有無窮應用潛力, 比如研製模擬鳥類的飛行機器人, 能在保持電學功能的同時承受高空極端條件下的變形壓力;研發出用於搜救機器人, 以及監控疾病和恢復大腦功能等領域的液態電腦。

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