今年的元宵节，你品尝了哪种馅料的汤圆？是鲜美的肉馅、传统的五仁，还是香甜的芝麻？但你是否想过，汤圆的馅料还能有更“科幻”的选择？近日，浙江大学航空航天学院的杨栩旭研究员和李铁风教授团队，与合作伙伴共同研发了一款别具一格的液态金属流心“汤圆”。这款“汤圆”不仅能在滚动、强力按压甚至高空坠落时保持完整，防止内部液态金属的泄露，更能在静态磁场和高频交变磁场的操控下，实现精准的导向和热量释放。

液态金属流心“汤圆”机器人的制备过程

“汤圆”在近90%压缩下不发生液态金属泄露

“汤圆”机器人在外部磁场作用下实现既定轨迹运动

搓出这颗强韧、可驱动、可控放热的液态金属流心“汤圆”的诀窍，在于该团队长期研发的快速自愈合强韧水凝胶干粉材料体系（类似于糯米面粉）和磁性液态金属体系（类似于馅料）。制作过程中，首先将冷冻的磁性液态金属馅料在由聚丙烯酸和接枝的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（TMSPMA）织构而成的干粉中滚动，使液态金属表面均匀粘附粉末。随后，附着的粉末在吸水后通过内部高分子间的氢键和硅羟基的脱水缩合作用，逐渐聚集并在金属表面愈合形成一层坚固的水凝胶涂层。

强韧水凝胶干粉在液态金属表面形成涂层的机理

水凝胶干粉在水合作用下溶胀并实现快速自愈合

这个“汤圆”胶囊不仅在日常保存状态下具有出色的抗冲击性能（可在14 m高处摔落不破裂），还能在模拟的生理环境中浸泡后仍能保持优良的力学性能。

“汤圆”机器人的出色耐压性（a）、抗疲劳性能（b）和耐摔性（c）

显微X射线成像结果显示，该包覆微米级厚度外壳的液态金属流心“汤圆”，真正做到了“皮薄馅满”，内部物料填充量可高达97 wt%。

X射线下的液态金属流心“汤圆”

另外，你是否曾被汤圆里的流心烫伤过嘴？设想一下，如果能做到加热温度可控、烫伤区域可选，那么这个烦恼或许就变成了有意义的事情。基于此，该研究团队巧妙地利用了“汤圆”机器人体内的可远程驱动和加热的磁性液态金属的特性，验证了其在离体组织和活体环境中远程开展消化道组织热消融手术的可能性。

“汤圆”机器人在体外猪胃中实现定向组织热消融

这种类似于“滚汤圆”的简单实用涂层工艺，不仅能够在复杂几何表面和球形曲面上快速构建出可靠的涂层，还能通过精巧的高分子设计形成强韧的封装保护层。制备的“汤圆”软体机器人展示了液态金属材料的独特应用潜力，同时也拓展了软材料在生物医学工程领域中的应用范围。

这项成果近期发表于《国家科学评论》（National Science Review）。

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Tough hydrogel-coated containment capsule of magnetic liquid metal for remote gastrointestinal operation. National Science Review, doi：10.1093/nsr/nwaf042

来源: 《中国科学》杂志社