Поклонники фильма «Терминатор 2: Судный день», вероятно, помнят ужасающую сцену, в которой робот-убийца превращается в жидкий металл, чтобы проскользнуть сквозь прутья тюремной камеры.

Теперь ученые в реальном мире превращают фантазию в реальность. Команда инженеров работает над роботом-трансформером в стиле Терминатора, способным превращаться из твердого тела в жидкость и восстанавливаться свою форму.

Удивительные видеокадры показывают, как фигура в форме человека превращается в жидкий металл, чтобы выбраться из клетки, прежде чем восстановиться по другую сторону прутьев.

Международная команда черпала вдохновение в морском огурце при разработке миниатюрных роботов, которые быстро и обратимо переходят из жидкого состояния в твёрдое. Инженеры говорят, что их роботы не только способны менять форму, но и обладают магнитными свойствами, а также могут проводить электричество.

В исследовании, опубликованном в журнале Matter, команда подвергла машины испытаниям на подвижность и изменение формы, проведя их через полосу препятствий.


Робот в форме человека разжижается, чтобы выбраться из клетки, после чего его извлекают и возвращают в исходную форму.

Руководитель группы доктор Ченгфенг Пан отмечает, что если традиционные роботы имеют ж`сткий и негибкий каркас, то «мягкие» роботы имеют противоположную проблему. Они могут быть гибкими, но в то же время слабыми и их движения трудно контролировать.

«Предоставление роботам возможности переключаться между жидким и твердым состояниями наделяет их большей функциональностью», — говорит в пресс-релизе Пан, инженер из Китайского университета Гонконга, возглавлявший исследование.



Роботу не нужна экстремальная жара для изменения формы

Команда назвала свой новый фазосдвигающий материал «магнитоактивным твердо-жидкостным фазовым переходником». Для этого они внедрили магнитные частицы в галлий — металл с очень низкой температурой плавления в 85,6 градусов по Фаренгейту.

«Магнитные частицы здесь играют две роли», — говорит старший автор работы и инженер-механик Кармель Маджиди из Университета Карнеги-Меллон. Во-первых, они делают материал чувствительным к переменному магнитному полю, поэтому с помощью индукции можно нагреть материал и вызвать фазовый переход". Но магнитные частицы также придают роботам мобильность и способность двигаться в ответ на магнитное поле".

Маджиди объясняет, что новый материал сильно отличается от существующих фазосдвигающих материалов, которые используют тепловые пушки, электрические токи или другие источники тепла, чтобы вызвать превращение из твёрдого тела в жидкое. Более того, у нового материала жидкая фаза является «чрезвычайно текучей» по сравнению с другими фазосдвигающими материалами, которые при плавлении становятся значительно более вязкими.



С помощью магнитного поля новые роботы перепрыгивали через рвы, взбирались на стены и даже разделялись пополам, чтобы работать в команде для перемещения других объектов, прежде чем перегруппироваться! В одном из испытаний робот в виде человека, меняющий форму, смог расплавиться, чтобы просочиться через крошечную клетку, а затем снова принять свою первоначальную форму — прямо как в фильмах о Терминаторе.

«Теперь мы используем эту систему материалов в более практических целях для решения некоторых очень специфических медицинских и инженерных проблем», — говорит Пан.

Робот может стать важным медицинским инструментом

Команда также проверяет способность роботов удалять инородный предмет из модели желудка и доставлять лекарства в тело пациента. Кроме того, исследование продемонстрировало, как материал может работать в качестве "умных паяльных роботов", создавая и ремонтируя беспроводные схемы и служа универсальным «винтом» для сборки деталей в труднодоступных местах.

«В будущей работе следует продолжить изучение того, как эти роботы могут быть использованы в биомедицинском контексте”, — заключает Маджиди. “То, что мы показываем, — это всего лишь разовые демонстрации, доказательства концепции, но потребуется гораздо больше исследований, чтобы понять, как это действительно можно использовать для доставки лекарств или для удаления инородных  предметов».

Источник: studyfinds.org