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。
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