編譯／韋士塔

美國哈佛大學的科學家完成材料科學的一項重大突破：他們創造出史上第一種可程式化的變形液體，有如科幻電影中具有自我意識、可任意變換形狀的液體，稱為「元流體」（metafluid）。

研究人員宣稱，元流體是一種「智慧流體」，其彈性、光學反射特性、黏度等特性均可依照需求調整，並依據這些特點製造出更先進的智慧機器人或可改變透明度的光學元件，有望開啟材料科學的新紀元。元流體的應用範圍極為廣泛，例如：更聰明的液壓機械爪、可調控的邏輯閘（積體電路的基本組件）、隨壓力改變顏色的電子墨水等。

哈佛大學材料科學與機械工程研究員迪約羅里（Adel Djellouli）表示，這種新型流體的探索處於初期階段，但目前成果讓他們對元流體的前景感到樂觀，也希望能以此為基礎打造研發平台，探索元流體在各種領域的應用方式。

迪約羅里表示，不同類型的液體具備不同特性，例如：水、蛋黃的流動方式就完全不同，被施加壓力時的反應表現也不一樣；但研究團隊開發的元流體，能依據需求任意改變自身黏度、彈性以及光線反射的方式。

研究團隊發表於《自然》（Nature）期刊的報告指出，元流體結構由具有彈性的小球體及懸浮液組成，這些小球體的直徑約在50微米至500微米間；當元流體被施加壓力時，這些小球體會變形，從而改變懸浮液體的特性，甚至可分別呈現牛頓流體（Newtonian fluid，流體的流動行為符合牛頓黏度定律）及非牛頓流體的特性。

研究小組在矽油（silicon oil）溶液加入大量微型球體，這些球體在壓力下會彎曲，改變流體的特性；當液體承受的壓力增加時，這些球體會塌陷，形成透鏡狀的半球形；當壓力移除後，它們會恢復原本的球形。

參與研究的哈佛大學教授伯爾托迪（Katia Bertoldi）表示，只要改變小球體的數量、厚度及尺寸，就能調整元流體的特性。研究團隊以液壓機械爪進行測試，傳統的液壓機械爪，需要感測器或外部調節握力，以免損壞抓取目標，但使用元流體的機械爪可以自動應對不同的壓力調整握力，不須額外使用感測器或編寫程式，就能順利抓取玻璃瓶、雞蛋及藍莓等不同重量、不同材料與不同形狀的物品。

研究團隊指出，元流體受到壓力改變時，光學特性也會產生變化。當球體呈圓形時，它們會散射光線，使液體變得不透明，就像氣泡使充氣水呈現白色一樣。但施加壓力使球體塌陷時，它們就像微透鏡一樣，可聚焦光線並使液體變透明。這些光學特性，可用於製造變色電子墨水等產品。

伯爾托迪教授表示：「元流體的生產製程相對簡單，且應用範圍廣泛，具備許多潛在的用途，我們對其前景深具信心。」