Хотя ученые годами разрабатывают мягких роботов с магнитным управлением, этот робот, в частности, буквально источает то, что некоторые могут описать как ужасающие характеристики, которые могли бы стать захватывающей отличительной чертой фильма-антиутопии с ИИ, повествующего о конце человечества.
Робот в форме Lego может «плавиться» из твердого состояния в жидкое и преобразовываться, чтобы втискиваться и вылезать из ограниченного пространства, выполнять такие задачи, как пайка печатной платы и даже спасаться из клеток.
В новом исследовании, опубликованном 25 января в журнале Matter, ученые показали невероятную силу этого свойства фазового сдвига, которым можно управлять дистанционно с помощью магнитного поля. Он сделан из смеси магнитных материалов, включая неодим, железо и бор, а также жидкого металла галлия.
Крошечная версия андроида-оборотня из «Т2» демонстрирует материал, который чередуется между твердым и жидким состояниями и может помочь решить медицинские и инженерные проблемы.
В фильме « Терминатор 2: Судный день » миссия первого терминатора, которого играет Арнольд Шварценеггер ,состоит в том, чтобы защитить Сару и Джона Коннора от Т-1000, новой модели робота-убийцы из будущего, который настолько пластичен, что может легко восстанавливает свою форму, даже после удара или выстрела. Теперь китайские и американские ученые создали нечто похожее на крошечный Т-1000. Изобретение, сделанное из металла, который плавится при комнатной температуре, может переходить из твердого состояния в жидкое по желанию его создателей. В экспериментах робот смог выбраться из клетки, пройдя через прутья: она расплавилась, а затем снова затвердела с другой стороны. Ему удалось извлечь инородный предмет из желудка и припаять светодиодную схему.
Т-1000 в фильме Джеймса Кэмерона был прототипом, изготовленным зловещей компанией Скайнет из «миметического полисплава» из жидкого металла. Новый робот, который был представлен на этой неделе в научном журнале Matter , также изготовлен из металлической матрицы: галлия, который в чистом виде плавится при температуре 85,6ºF (29,8ºC). Другими словами, он тает в ваших руках. Помимо галлия, робот содержит сплав трех других элементов (неодима, железа и бора) для усиления реакции на магнитные поля.
Робот состоит из материала, известного как магнитоактивное фазовое переходное вещество, или сокращенно MPTM. Магнитное поле определенной интенсивности индуцирует электрический ток внутри галлия, выделяя тепло и превращая его из твердого состояния в жидкое. Не достигая этого порога, эти магнитные поля также могут заставить робота прыгать в 20 раз больше своей высоты , вращаться со скоростью 1500 оборотов в минуту и двигаться со скоростью один метр в секунду. Возможно, он не такой большой, как Т-1000 в фильме — его высота едва достигает сантиметра, — но это настоящий сгусток энергии.
В одном из видеороликов, которыми поделились исследователи, можно увидеть, как робот MPTM в форме минифигурки LEGO — примерно пять миллиметров в ширину и один сантиметр в высоту — сбегает из маленькой клетки, проходя через прутья в жидкости. состояние и снова затвердевает, как только оно становится свободным. «Магнитное поле используется, чтобы расплавить его до жидкого состояния и удалить из корпуса», — объясняет Кармел Маджиди, профессор машиностроения в Университете Карнеги-Меллона. Точно так же, как галлий плавится, когда приближается к 86ºF (30ºC), он затвердевает ниже этой отметки и, пройдя через решетку, снова становится твердым металлом. Тот факт, что он тает в руке, не означает, что он не может быть таким же твердым, как другие металлы.
Ученые разработали несколько экспериментов, чтобы проверить свое творение. В одном они превращают его в винт, который может достигать углов, входить в отверстие в своей жидкой форме, а затем становиться твердым, запечатывая его. В другом робот MPTM действует как сварщик светодиодной цепи, используя часть себя в качестве припоя; галлий работает и как припой, и как проводящий материал, и, как и другие металлы, обладает высокой электропроводностью, поэтому очень эффективен для соединения цепей. Но если он плавится при комнатной температуре, что произойдет, если схема нагреется во время работы?
Маджиди признает проблему смены своего состояния. «Из-за низкой температуры плавления галлий может размягчаться и даже плавиться, когда цепь нагревается. Он по-прежнему будет проводящим в жидком состоянии, поэтому это не повлияет на его характеристики. Однако, чтобы предотвратить утечку или разлив, его необходимо загерметизировать резиной или другим мягким изоляционным материалом», — говорит он. Как директор лаборатории мягких машин в Карнеги-Меллон, Маджиди специализируется на мягких материалах, от кристаллов до жидких металлов, и его не слишком беспокоит перспектива его плавления MPTM: «Большая часть моих исследований сосредоточена на цепях из жидких металлов. в котором проводящий материал остается жидким во время работы схемы. Пока металл надлежащим образом герметизирован и изолирован, утечки обычно не вызывают беспокойства», — объясняет он.
Создатели MPTM считают, что он может иметь важное медицинское применение . С помощью модели желудка человека, наполненного водой, они решили две очень распространенные в медицине задачи: в одной они подвели робота к инородному телу, которое нужно было удалить. Оказавшись рядом с ним, магнит расплавил робота, который затем начал окутывать объект. Затем, после того как он остыл, его быстро извлекли магнитами. В другом они проверили введение лекарственного средства, завернутого в MPTM. Как только он попал туда, где это было необходимо, он растаял и высвободил лекарство.
Ченгфэн Пан, инженер из Китайского университета Гонконга и соавтор статьи, объяснил, что «предоставление роботам возможности переключаться между жидким и твердым состояниями наделяет их большей функциональностью». Далее, по его словам, будет продвижение этой системы материалов для «решения некоторых очень специфических медицинских и инженерных проблем».
