Китайские инженеры разработали миниатюрных гуманоидных роботов, которые быстро и обратимо переходят из жидкого состояния в твердое. Помимо способности менять форму, которая напоминает способности Т-1000 из «Терминатор 2: Судный день», роботы обладают магнитными свойствами и могут проводить электричество.
Ученые из Поднебесной, вдохновленные морскими огурцами и их способностью изменять жесткость своих тканей, разработали роботов, способных обратимо менять форму. Кадры испытаний полосы препятствий показывают, как крошечный робот превращается из твердого в жидкое, буквально тает, чтобы выбраться из крошечной камеры, в которую он был помещен.
Роботы, построенные до сих пор, были твердыми и жесткими. У новых, «мягких» роботов противоположная проблема: они гибкие, но слабые, и их движения трудно контролировать. «Предоставление роботам возможности переходить между жидким и твердым состояниями дает им большую функциональность», — сказал ведущий автор Ченгфэн Пан из Гонконгского университета.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Материя» ( DOI: 10.1016/j.matt.2022.12.003 ).
Новый материал
Исследовательская группа создала новый материал с изменяющимся состоянием и назвала его «магнитоактивной машиной для перехода твердой фазы в жидкую», внедрив магнитные частицы в галлий, металл с очень низкой температурой плавления 29,8 градусов по Цельсию.
«Магнитные частицы выполняют две функции», — объясняет соавтор Кармел Маджиди из Университета Карнеги-Меллона. — Во-первых, они заставляют материал реагировать на изменяющееся магнитное поле. Благодаря этому он может нагреваться индукционным путем и вызывать изменение агрегатного состояния. Но магнитные частицы также придают роботам подвижность и способность двигаться в ответ на магнитное поле, говорит ученый.
В настоящее время материалы, изменяющие состояние, должны полагаться на внешние источники тепла. Они также намного более липкие, чем разработанные в Китае.
Различные тесты и приложения
Прежде чем исследовать потенциальные области применения, команда проверила подвижность и прочность материала. С помощью магнитного поля маленькие роботы пересекали искусственные рвы, карабкались по стенам и даже разделялись пополам, чтобы вместе перемещать другие объекты, а затем возвращались к своей первоначальной форме. На видео, опубликованном исследователями, человекоподобный робот «разжижается», преодолевая прутья в камере своей маленькой тюрьмы, после чего вновь принимает свою первоначальную форму.
«Теперь мы хотим использовать наш новый материал более практично. Возможно, это решит какие-то очень специфические медицинские и инженерные проблемы, говорит Пан.
Команда уже смогла использовать роботов для удаления инородного тела из модельного желудка и доставки лекарств. Этот материал также можно использовать в качестве паяльного робота для сборки и ремонта схем, впитывая труднодоступные места и действуя как припой и проводник. Точно так же его можно использовать как универсальный механический «болт» для сборки деталей в местах, куда не может попасть человек.
«Будущая работа должна быть сосредоточена на возможностях использования подобных роботов в медицине», — говорит Маджиди. «Потребуется гораздо больше исследований, прежде чем роботов можно будет использовать для доставки лекарств или удаления инородных тел из организма», — отмечает он.