Inżynierowie z Chin zaprojektowali miniaturowe, humanoidalne roboty, które szybko i odwracalnie przechodzą między stanami ciekłym i stałym. Oprócz zdolności do zmiany kształtu, która przypomina możliwości T-1000 z filmu Terminator 2: Dzień Sądu, roboty są magnetyczne i mogą przewodzić prąd.
Naukowcy z Państwa Środka zainspirowani strzykwami i ich zdolnością do zmieniania sztywności swoich tkanek opracowali roboty zdolne do odwracalnej zmiany kształtu. Nagrania z testów na torze przeszkód pokazują, jak mały robot zmienia stan skupienia ze stałego na ciekły, dosłownie rozpływając się, by wydostać się z malutkiej celi, w której został umieszczony.
Konstruowane dotąd roboty były twarde i sztywne. Nowe, „miękkie” roboty mają odwrotny problem: są elastyczne, ale słabe, a ich ruchy są trudne do kontrolowania. – Nadanie robotom zdolności do przechodzenia między stanami ciekłym i stałym daje im większą funkcjonalność – przekonuje główny autor badań Chengfeng Pan z Uniwersytetu w Hongkongu.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Matter” (DOI: 10.1016/j.matt.2022.12.003).
Zespół badaczy stworzył nowy materiał zmieniający stan skupienia i nazwał go „magnetoaktywnym materiałem przejściowym faz stałej-ciekłej” (z j. ang: „magnetoactive solid-liquid phase transitional machine”. Udało się to poprzez osadzenie cząstek magnetycznych w galu, który jest metalem o bardzo niskiej temperaturze topnienia, wynoszącej 29,8 st. C.
– Cząstki magnetyczne pełnią dwie role – wyjaśnia współautor pracy Carmel Majidi z Carnegie Mellon University. – Po pierwsze sprawiają, że materiał reaguje na zmienne pole magnetyczne. Dzięki temu można poprzez indukcję podgrzać go i spowodować zmianę stanu skupienia. Ale cząstki magnetyczne nadają również robotom mobilność i zdolność do poruszania się w reakcji na działanie pola magnetycznego – mówi naukowiec.
Obecnie materiały zmieniające stan skupienia muszą polegać na zewnętrznych źródłach ciepła. Są też dużo bardziej lepkie, niż ten opracowany w Chinach.
Przed zbadaniem potencjalnych zastosowań, zespół przetestował mobilność i wytrzymałość materiału. Przy pomocy pola magnetycznego małe roboty pokonywały sztuczne fosy, wspinały się po ścianach, a nawet dzieliły się na pół, aby współpracować przy przenoszeniu innych obiektów, po czym wracały do pierwotnych kształtów. Na opublikowanym przez badaczy filmie, humanoidalny robot „upłynnia się”, aby pokonać kratę w celi swojego małego więzienia, po czym ponownie formuje się w swój oryginalny kształt.
„Teraz chcemy wykorzystać nasz nowy materiał w bardziej praktyczny sposób. Być może uda się dzięki niemu rozwiązać pewne bardzo specyficzne problemy medyczne i inżynieryjne – mówi Pan.
Zespołowi udało się już wykorzystać roboty do usunięcia obcego obiektu z modelu żołądka i dostarczenia leków. Materiał mógłby służyć również jako robot lutowniczy do montażu i naprawy obwodów poprzez wsiąkanie w trudno dostępne miejsca i działanie zarówno jako lut, jak i przewodnik. Podobnie można go używać jako uniwersalnej mechanicznej „śruby” do montażu części w przestrzeniach, gdzie człowiek nie może się dostać.
„Przyszłe prace powinny skupić się możliwościach wykorzystania podobnych robotów w medycynie – mówi Majidi. – Potrzeba będzie znacznie więcej badań, aby można było rzeczywiście wykorzystać roboty do dostarczania leków lub usuwania obcych obiektów z organizmu – zaznacza.
Źródło: Cell Press, Science Alert, fot. Wang and Pan et al./ CC BY-SA/ You Tube
