晶体管技术的新突破可能使液体计算机成为现实

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创造一种外观和触感都像柔软的自然有机体的新型电子产品,多年来一直受到研究人员的关注。为此,卡内基梅隆大学的机械工程师正在研究一种流体晶体管。这是由铟和镓的金属合金制成的,在室温下是液态的。这项研究可能使液体计算机成为现实。

之前唯一的液体电子产品的例子是一个由微小的玻璃管组成的微开关,里面有一个水银头。水银在两根电线之间滚动时,就把开关合上了。流体晶体管要复杂得多,它是由一种无毒的液态金属制成的,这使得它可以被熔合到橡胶中,从而制造出可拉伸的电路。

电路是通过倾斜水银开关中的小瓶来关闭的,而流体晶体管是利用电压的方向工作的。方向指示电路是开路还是闭合。当气流向一个方向流动时,金属液滴结合在一起闭合电路。相反的方向会使它们分裂,打开电路。

卡内基梅隆大学软机器实验室的研究人员Carmel Majidi和James Wissman称其为流体晶体管,因为打开和关闭电路可以让它模拟一个。这是由于毛细管不稳定现象。他们说,诱导这种不稳定以确保无缝过渡是最难的部分。“我们一直看到毛细血管不稳定,”马吉迪说。“如果你打开水龙头,流速非常低,有时你会看到从稳定的水流到单个液滴的转变。这就是所谓的瑞利不稳定性。”

(来源:supersuperwiki)

研究工程师们在氢氧化钠浴中测试了这些液滴,发现了电压和电化学反应之间的关系,电压在液滴表面产生氧化梯度,改变表面张力,导致液滴分裂成两半。这些特性也很像晶体管。“我们有这两个液滴,类似于场效应晶体管中的源极和漏极,我们可以使用这种形状的可编程效果来打开和关闭电路。”马吉迪说。“你最终可以利用这种效应来创造这些物理上可重构的电路。”

据研究人员介绍,这些流体晶体管将为微型液体计算机的发展开辟许多新的途径。这些液体计算机不仅具有生物相容性,而且可以重新配置材料以改变其功能或绕过受损区域。

“可能是一个正在经历一些非常大的物理变形的结构,就像一个模仿鸟的特性的飞行机器人马吉迪说。“当它展开翅膀时,你希望翅膀上的电路也能变形和重新配置,这样它们才能保持运行或支持一些新的电子功能。”

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