Китайські матеріалознавці показали рідкого робота, який плавиться під дією нагрівання, але може знову затвердіти, охолонувши. Завдяки магнітним частинкам робот відповідає на зміни магнітного поля, тож ним можна керувати. Наприклад, змусити розтектися, втекти з клітки, а одразу за перешкодою повернути собі форму. Такий матеріал згодиться і в інженерії, і в медицині для доставки ліків. Свою роботу вчені опублікували у журналі Matter.
Wang et al. / Matter, 2023
Це магнітний слиз?
Сьогодні окремої популярності в робототехніці здобули так звані м'які роботи, що позбавлені жорстких конструкційних елементів та зазвичай створені з м'яких і піддатливих матеріалів як-от полімерів, силіконів тощо. Це значно розширює межі їхніх можливостей, адже такі роботи менш вибагливі до умов роботи. До м'якої робототехніки долучилися і матеріалознавці, які пропонують матеріали з різними властивостями, яких також можна скеровувати на виконання якихось завдань. І у своїй роботі вчені з Чжецзянського університету та університету Сунь Ятсена, що в Китаї, спільно з американськими колегами з університету Карнегі-Меллон продемонстрували магнітний матеріал, що може перемикатися між твердим та рідким станом, і стати корисним у завданнях, що потребують гнучкості та водночас стійкості.
Wang et al. / Matter, 2023
Як керувати такою матерією?
Свого робота вчені створили з легкоплавкого металу, галію, який має температуру плавлення всього у 29,7 градуса Цельсію. Щоб робот розтікся, температуру підвищували до 35 градусів Цельсію. За 80 секунд він може перетворитися на рідину, а потім, всього за 70 секунд, якщо температуру знизити до 25 градусів Цельсію. Аби керувати матеріалом, до сплаву додали феромагнітні частинки з неодиму, заліза та бору, які зробили галій вразливим до магнітного поля. Наприклад, стрибнути на висоту 60 міліметрів триміліметровий зразок сплаву міг під дією магніту з силою у 22,5 мілітесла на міліметр. Синхронно слідувати за магнітом робот міг зі швидкістю 150 міліметрів на секунду.
Сплав стрибає під дією магніта. Wang et al. / Matter, 2023
Де згодиться такий робот?
Щоб проілюструвати можливості свого матеріалу, вчені показали не лише як ним можна маніпулювати та змушувати, наприклад, стрибати, а і як лагодити прилади. Під дією магнітного поля частинка сплаву перенесла електросхемою світлодіод на потрібне місце, а потім, після розплавлення, причепила його собою, обернувши контакти. Так само частинка сплаву послугувала винтом, якого не вистачало конструкції — з ним конструкція витримала навантаження у 10 кілограмів.
Також розробка вчених знадобиться в медицині. Науковці показали роботу сплаву всередині моделі шлунка, де частинка змогла доставити капсулу з ліками та, навпаки, забрати сторонній предмет. Як зазначають експериментатори, склад сплаву можна змінювати, щоб підлаштувати його до роботи з людським тілом.
Під впливом магнітного поля робот доповз до частинки, оточив її, а потім з нею вибрався з моделі шлунка. Wang et al. / Matter, 2023
Найбільш вражаючим став експеримент вчених, в якому вони показали, як відлита з їхнього матеріалу фігурка може під дією нагрівання розтанути, вийти з клітки, а потім повернутися у свою форму після повторного відлиття.
Раніше ми вже розповідали про магнітний слиз, що може стати у пригоді. Його також протестували у моделі шлунка, звідки він витягнув батарейку.