液體RAM在可穿戴設備、機器人和植入物領域展現出其強大的性能，可能還會推出非揮發性版本。來自中國清華大學的研究人員從生物模仿的長期傳統中汲取靈感，開發出了一種可以經受幾乎任何變形的終極柔性存儲器。這種存儲器被稱為FlexRAM，是一種全柔性的阻性隨機訪問存儲器設備，采用了液體金屬的方法。

在《先進材料》雜志上描述的研究中，研究人員使用基于鎵的液體金屬實現了FlexRAM的數據寫入和讀取過程。這種基于鎵的液體金屬（GLM）滴在溶液環境中經歷氧化和還原機制，模擬神經元的超極化和去極化，體現了生物模仿的例子。

“這一突破從根本上改變了對柔性存儲器的傳統認識，為未來軟智能機器人、腦機接口系統以及可穿戴/植入式電子設備提供了理論基礎和技術路徑。” —清華大學的劉靜

這些正負偏壓電壓定義了信息的寫入，“1”和“0”分別對應。當施加低電壓時，液體金屬被氧化，對應于“1”的高電阻狀態。通過反轉電壓極性，將金屬恢復到初始的低電阻狀態，“0”。這種可逆的切換過程允許數據的存儲和擦除。

為展示FlexRAM的讀寫能力，研究人員將其整合到軟件和硬件設置中。通過計算機命令，他們將一串字母和數字編碼成0和1的形式，并存儲在八個FlexRAM存儲單元的數組中，相當于一字節的數據信息。計算機產生的數字信號經過脈沖寬度調制轉換為模擬信號，以精確控制液體金屬的氧化和還原。

FlexRAM的讀寫能力的照片，揭示了其心臟部分的基于鎵的液體金屬的氧化和還原狀態。清華大學劉靜/圖片來源

根據清華大學生物醫學工程系的教授劉靜的說法，目前的原型是一種揮發性存儲器。但劉靜認為，該存儲器原理允許將設備發展成不同形式的存儲器。

這種觀點得到了支持，因為即使在關機時，FlexRAM中存儲的數據仍然保持。在低氧或無氧環境中，FlexRAM可以保持數據長達43,200秒（12小時）。它還表現出可重復使用的特點，在操作的3,500個周期中保持穩定性能。

“這一突破從根本上改變了對柔性存儲器的傳統認識，為未來軟智能機器人、腦機接口系統以及可穿戴/植入式電子設備提供了理論基礎和技術路徑。”劉靜說。

GLM滴在Ecoflex中封裝，這是一種可伸縮的生物聚合物。研究人員使用3D打印機打印了Ecoflex模具，并將基于鎵的液體金屬滴和聚乙烯醇醋酸酯水凝膠的溶液分別注入模具的腔體中。水凝膠不僅可以防止溶液泄漏，還可以增強器件的機械性能，提高其電阻比。

在目前的原型中，8個FlexRAM單元的陣列可以存儲一字節的信息。

在這個概念演示階段，毫米級分辨率的成型足以演示其工作原理，劉靜指出。

“這些FlexRAM設備的可想象的尺寸范圍可以很廣泛，”劉靜說。“例如，每個液滴存儲元件的尺寸可以從毫米到納米尺度的液滴。有趣的是，正如本研究所揭示的，液滴尺寸越小，存儲器響應就越靈敏。”

這項開創性的工作為實現類似大腦電路的設備鋪平了道路，與十多年前IBM的Stuart Parkin等研究人員提出的概念相一致。“FlexRAM可以被整合到整個基于液體的計算系統中，充當邏輯設備，”劉靜設想。

隨著研究人員和工程師繼續解決挑戰并改進技術，FlexRAM在軟體機器人、腦機接口系統以及可穿戴/植入式電子領域的潛在應用可能是巨大的。