文章导读
传统机械抓手在处理脆弱、不规则或微小接触面的物体时常导致损伤，而现有液态金属抓手又受相变不稳、润湿受限和滴液难控等瓶颈制约。清华深圳院丁文伯、汪鸿章团队通过在镓锡液态金属中加入铁颗粒并利用磁场驱动，实现了可主动调控的液滴铺展和稳定相变，使抓手能够重复抓取光滑、粗糙、超薄乃至针状物体，理论负载超过10 kg。这样一种磁驱动液态金属抓手能否成为柔性电子装配和复杂环境机器人操作的突破口？
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机械抓手通常依赖夹持、包覆等机械作用力，难以兼顾脆弱、不规则以及小接触面积物体的安全抓取。液态金属凭借其流动性和可逆相变特性，为基于界面润湿的低损伤、自适应抓取提供了新的可能。液态金属抓手能够通过液态金属与目标表面的贴合接触，并利用液-固相变实现可逆粘附与释放，为低损伤物体操控提供了一种新策略。然而，现有液态金属抓手仍面临相变调控稳定性不足、复杂表面润湿能力有限以及液滴运动难以主动控制等问题，阻碍了其向自动化机器人末端执行器方向的发展。
图1.磁驱动液态金属抓手的功能示意、工作原理与典型抓取对象
图2.磁驱动液态金属抓手的结构示意
近日，清华大学深圳国际研究生院副教授丁文伯的智能感知与机器人（Smart Sensing and Robotics, SSR）课题组与副教授汪鸿章的液态金属智能响应材料实验室课题组合作，提出了一种磁驱动液态金属智能抓手策略。该抓手能够重复完成对光滑、粗糙、超薄以及针状等多类型物体的拾取与释放，并拥有理论超过10kg的负载能力。该研究突破了传统机械抓手依赖刚性接触和夹持作用的限制，提出了一种基于液态金属界面润湿与相变调控的新型抓取策略，为柔性电子器件操作、精密装配以及复杂环境下的智能机器人操作提供了新的技术路径。
研究团队通过在镓锡液态金属中引入铁颗粒（GaSn-Fe），构建了一种具备主动液滴调控能力的新型机器人抓取系统。铁颗粒一方面作为异质成核位点，有效缓解镓基液态金属的过冷现象，实现稳定可控的液-固相变；另一方面，在外部磁场驱动下产生振动，促进液滴铺展并增强其在复杂表面微结构中的浸润，从而扩大界面接触面积并提升凝固后的机械锁合强度。结合气压驱动的液滴挤出/回收以及温控相变调节，该抓手实现了对不同形貌、尺寸和表面特性物体的自动化拾取与释放。
图3.磁驱动振动促进液滴铺展与润湿
图4.液态金属抓手对不同尺寸和形貌物体的自动抓取展示
研究成果以“面向不规则形状物体抓取的磁驱动液态金属抓手”（Magnetically enhanced liquid metal gripper for pick-and-place of irregularly shaped objects）为题，于8月12日发表在国际期刊《器件》（Device）上。
丁文伯、汪鸿章以及北京航空航天大学副教授袁博为通讯作者，清华大学深圳国际研究生院2025届数据科学和信息技术专业博士毕业生李潇洒、2026届材料与化工专业硕士毕业生周颖彤（现为2026级材料科学与工程专业博士生）为该论文共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省创新创业研究团队计划、深圳市科技计划等相关项目的资助。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.device.2026.101270
供稿：深圳国际研究生院
编辑：李华山
审核：王晓霞
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