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實驗室主任劉靜

　　最近，劉靜覺得自己“越來越忙”。

　　作為中科院理化所低溫生物與醫(yī)學實驗室主任，劉靜主持研發(fā)的世界首個自主運動的可變形液態(tài)金屬機器不久前在這里問世。這一轟動性的成果，隨即引發(fā)國內外廣泛關注。中科院院長白春禮院士也于近期前往中科院理化所調研，聽劉靜詳細匯報了液態(tài)金屬系列研究成果及工作展望。

　　盡管成就斐然，但對于這個年輕的實驗室而言，未來的科研道路仍然漫長。一方面重視低溫生物醫(yī)學的基礎研究，一方面也抓緊相關成果的轉化，中科院理化所低溫生物與醫(yī)學實驗室正在創(chuàng)新之路上不斷前行。

　　發(fā)力液態(tài)金屬機器

　　近年來，實驗室因為液態(tài)金屬機器方面的研究而引人關注。

　　2014年6月，劉靜團隊首次發(fā)現(xiàn)電場控制下液態(tài)金屬與水的復合體可在各種形態(tài)及運動模式之間發(fā)生轉換的基本現(xiàn)象?？蒲腥藛T通過系統(tǒng)的實驗，揭示出室溫液態(tài)金屬具有可在不同形態(tài)和運動模式之間轉換的普適變形能力。比如，浸沒于水中的液態(tài)金屬對象可在低電壓作用下呈現(xiàn)出大尺度變形、自旋、定向運動，乃至發(fā)生液球之間的自動融合、斷裂—再合并等行為，且不受液態(tài)金屬對象大小的限制；較為獨特的是，一塊很大的金屬液膜可在數(shù)秒內即收縮為單顆金屬液球，變形過程十分快速，而表面積改變幅度可高達上千倍。

　　2015年3月，劉靜團隊在該領域再獲驚人發(fā)現(xiàn)。科研人員在世界上首次發(fā)現(xiàn)了一種異常獨特的現(xiàn)象和機制，即液態(tài)金屬可在吞食少量物質后以可變形機器形態(tài)長時間高速運動，實現(xiàn)了無須外部電力的自主運動，從而為研制實用化智能馬達、血管機器人、流體泵送系統(tǒng)、柔性執(zhí)行器乃至更為復雜的液態(tài)金屬機器人奠定了理論和技術基礎。

　　“液態(tài)金屬，既可以是像水一樣的流體，也可以是固體；既是導體，也可以變成其他材料。未來，液態(tài)金屬可以在人的身體里面作為骨骼。神經(jīng)斷了，可以用液態(tài)金屬把斷了的神經(jīng)連起來。液態(tài)金屬孕育著未來全新的機器?！眲㈧o這樣向記者闡述液態(tài)金屬的重大意義。

　　目前，中國正在推動機器人研發(fā)，未來可能成為機器人大國。通常機器人是硬殼固定的固體，但劉靜認為，未來機器人一定是高度靈活、高度自由的、無孔不入。

　　“實際上在科幻電影中的情景一定程度上可以實現(xiàn)?？苹门c現(xiàn)實有時只差一步?！眲㈧o介紹說，液態(tài)金屬機器人概念誕生于一百多年前，十多年前引入計算機芯片領域。液態(tài)金屬不是一個局部技術，是一個全新領域和工業(yè)，目前已經(jīng)應用于芯片、電池制造等方面，未來還能解決生物醫(yī)學解決不了的問題。

　　“未來，液態(tài)金屬機器人將呈現(xiàn)出嶄新的形態(tài)?！眲㈧o告訴記者，實驗室也將在這方面繼續(xù)深入探索，爭取作出更多更大的成果。

　　致力交叉科學問題

　　除了在液態(tài)金屬方面的成就，實驗室主要從事熱科學與醫(yī)學生物技術、信息技術及微/納米技術等領域的交叉科學問題探索，力求基礎與應用研究并重。

　　據(jù)劉靜介紹，近年來，實驗室在高端腫瘤微創(chuàng)治療裝備、先進芯片冷卻技術、微/納米熱學與流體器件的發(fā)明和研制以及高/低溫生物傳熱傳質學基礎研究等方面取得了一批國內外領先的原創(chuàng)性成果，并培養(yǎng)出一批優(yōu)秀的青年科技人才。

　　盡管成就斐然，但回想當年白手起家的歲月，劉靜依然感慨萬千。

　　1999年8月，學成歸國的劉靜一手打造了中科院理化所低溫生物與醫(yī)學實驗室（暨低溫生物醫(yī)學工程學北京市重點實驗室），從招兵買馬到項目申請，他把畢生所學和全部身家都投入到了這一方時空中。

　　功夫不負有心人，多年來，實驗室在重大疾病的大型醫(yī)療設備、健康管理的普惠型醫(yī)療技術、生物醫(yī)學中的基礎熱物理問題研究、先進能源技術成果等方面取得了不少科研成果。

　　比如，在重大疾病的大型醫(yī)療設備研發(fā)方面，劉靜等人研發(fā)了腫瘤微創(chuàng)高低溫復式消融治療系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國內外首創(chuàng)的集深低溫冷凍治療與高溫消融功能于一體的高端腫瘤微創(chuàng)治療系統(tǒng)。

　　這一系統(tǒng)先借助極端低溫對整個腫瘤瘤體的包圍殺傷，再通過高強度靶向加熱完成對冰球內包裹的瘤體的徹底消融。外圍低溫冷凍層可防止腫瘤細胞在高強熱療中擴散，同時還保留了低溫冷凍治療無痛感的優(yōu)點。該技術具有獨創(chuàng)性與原創(chuàng)性，在降溫/升溫性能、治療成本、操作安全性、適用面乃至低噪音等方面均顯著優(yōu)于國外高端設備。

　　在健康管理的普惠型醫(yī)療技術方面，實驗室研發(fā)了基于藍牙及手機平臺的普適性體溫無線監(jiān)測及報警裝置，可用于臨床及日常生活中人體溫度的長期監(jiān)測及溫度異常報警，在醫(yī)學實踐與日常生活中具有重要意義。此外，他們還研發(fā)了基于手機的人體心電信號無線檢測裝置，可應用于運動狀態(tài)下心電監(jiān)測、睡眠心電記錄、不同生活習慣及心理狀態(tài)下的心電信號捕捉，由此引申出廣闊的普適醫(yī)療前景，并代表未來低成本醫(yī)療的一種重大發(fā)展方向。

　　在生物醫(yī)學中的基礎熱物理問題研究方面，他們提出了納米冷凍治療的方法。實驗室首次將納米技術與冷凍手術相結合，構建出嶄新的納米冷凍治療方法，大幅提升冷凍手術的有效性。

　?。ㄔd于《中國科學報》 2015-06-08 第8版 平臺)