Международная команда черпала вдохновение в морском огурце при разработке миниатюрных роботов, которые быстро и обратимо переходят из жидкого состояния в твердое. Инженеры говорят, что их роботы не только способны менять форму, но и обладают магнитными свойствами, а также могут проводить электричество.
Руководитель группы доктор Ченгфэн Пан отмечает, что традиционные роботы имеют жесткую и негибкую раму, а «мягкие» роботы имеют противоположную проблему. Они могут быть гибкими, но они при этом слабы, и их движения трудно контролировать.
Предоставление роботам возможности переключаться между жидким и твердым состояниями наделяет их большей функциональностью
— Ченгфэн Пан.
Роботу не нужна экстремальная жара, чтобы изменить форму
Команда называет свой новый фазосдвигающий материал «магнитоактивной машиной для перехода твердой фазы в жидкую». Для этого они внедрили магнитные частицы в галлий, металл с очень низкой температурой плавления 85,6 градусов по Фаренгейту.
Магнитные частицы здесь играют две роли. Во-первых, они заставляют материал реагировать на переменное магнитное поле, поэтому вы можете с помощью индукции нагревать материал и вызывать фазовый переход. Но магнитные частицы также придают роботам мобильность и способность двигаться в ответ на магнитное поле
— старший автор и инженер-механик Кармел Маджиди из Университета Карнеги-Меллона.
Маджиди объясняет, что новый материал сильно отличается от существующих фазосдвигающих материалов, которые используют тепловые пушки, электрические токи или другие источники тепла, чтобы инициировать их преобразование из твердого состояния в жидкое. Кроме того, новый материал имеет жидкую фазу, которая является «чрезвычайно текучей» по сравнению с другими материалами, изменяющими форму, которые становятся значительно более вязкими при плавлении.
С помощью магнитного поля новые роботы перепрыгивали рвы, карабкались по стенам и даже разделялись пополам, чтобы вместе перемещать другие объекты перед перегруппировкой. В одном испытании робот-оборотень смог расплавиться из формы человека, чтобы просочиться через крошечную клетку, прежде чем снова принять свою первоначальную форму — прямо как в фильмах о Терминаторе.
Робот может стать важным медицинским инструментом
Команда также проверяет способность роботов удалять инородный предмет из желудка модели и доставлять лекарства по требованию в тело пациента. Кроме того, исследование продемонстрировало, как материал может работать как «умные паяльные роботы», создавая и ремонтируя беспроводные схемы, а также как универсальный «винт» для сборки деталей в труднодоступных местах.
Предстоящая работа должна помочь дополнительно изучить, как этих роботов можно использовать в биомедицинском контексте. То, что мы показываем, — всего лишь разовые демонстрации, доказательства концепции, но потребуется гораздо больше исследований, чтобы понять, как это на самом деле можно использовать для доставки лекарств или для удаления посторонних предметов
— Кармел Маджиди.
