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今年的元宵節，你品嚐了哪種餡料的湯圓？是鮮美的肉餡、傳統的五仁，還是香甜的芝麻？但你是否想過，湯圓的餡料還能有更“科幻”的選擇？近日，浙江大學航空航天學院的楊栩旭研究員和李鐵風教授團隊，與合作伙伴共同研發了一款別具一格的液態金屬流心“湯圓”。這款“湯圓”不僅能在滾動、強力按壓甚至高空墜落時保持完整，防止內部液態金屬的洩露，更能在靜態磁場和高頻交變磁場的操控下，實現精準的導向和熱量釋放。
“湯圓”機器人在外部磁場作用下實現既定軌跡運動
搓出這顆強韌、可驅動、可控放熱的液態金屬流心“湯圓”的訣竅，在於該團隊長期研發的快速自癒合強韌水凝膠乾粉材料體系（類似於糯米麵粉）和磁性液態金屬體系（類似於餡料）。製作過程中，首先將冷凍的磁性液態金屬餡料在由聚丙烯酸和接枝的3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷（TMSPMA）織構而成的乾粉中滾動，使液態金屬表面均勻粘附粉末。隨後，附著的粉末在吸水後透過內部高分子間的氫鍵和矽羥基的脫水縮合作用，逐漸聚集並在金屬表面癒合形成一層堅固的水凝膠塗層。
水凝膠乾粉在水合作用下溶脹並實現快速自癒合
這個“湯圓”膠囊不僅在日常儲存狀態下具有出色的抗衝擊性能（可在14 m高處摔落不破裂），還能在模擬的生理環境中浸泡後仍能保持優良的力學效能。
“湯圓”機器人的出色耐壓性（a）、抗疲勞效能（b）和耐摔性（c）
顯微X射線成像結果顯示，該包覆微米級厚度外殼的液態金屬流心“湯圓”，真正做到了“皮薄餡滿”，內部物料填充量可高達97 wt%。
X射線下的液態金屬流心“湯圓”
另外，你是否曾被湯圓裡的流心燙傷過嘴？設想一下，如果能做到加熱溫度可控、燙傷區域可選，那麼這個煩惱或許就變成了有意義的事情。基於此，該研究團隊巧妙地利用了“湯圓”機器人體內的可遠端驅動和加熱的磁性液態金屬的特性，驗證了其在離體組織和活體環境中遠端開展消化道組織熱消融手術的可能性。
“湯圓”機器人在體外豬胃中實現定向組織熱消融
這種類似於“滾湯圓”的簡單實用塗層工藝，不僅能夠在複雜幾何表面和球形曲面上快速構建出可靠的塗層，還能透過精巧的高分子設計形成強韌的封裝保護層。製備的“湯圓”軟體機器人展示了液態金屬材料的獨特應用潛力，同時也拓展了軟材料在生物醫學工程領域中的應用範圍。
這項成果發表於《國家科學評論》（National Science Review, NSR），浙江大學航空航天學院交叉力學中心博士生沈毅鋒、浙江大學附屬邵逸夫醫院的曹佳勝醫生和研究生周恩傑為論文第一作者，楊栩旭研究員、李鐵風教授和浙大邵逸夫醫院陳鳴宇醫生為論文通訊作者。
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