Jak z Terminatora – maszyny zmieniające postać – naukowe newsy

Czas czytania w minutach: 3

Oglądaliście Terminatora 2? Pamiętacie tę zabójczą maszynę zbudowaną z ciekłego metalu, przyjmującą dowolną postać? Wtedy wydawało się, że to jest tak dziwne, że praktycznie niemożliwe. Ale czy na pewno? No cóż, terminatora to bym się raczej nie spodziewał, ale… Kilka dni temu ukazał się artykuł opisujący maszyny mogące zmieniać swoją postać ze stałej na ciekłą i odwrotnie pod wpływem pola magnetycznego. O co chodzi i po co to komu? Pozwól, że wyjaśnię!

figurka w kształcie ludzika lego przechodząca przez kratkę — ^{Figurka LEGO wydostaje się z więzienia, po czym powraca do swojego starego kształtu / Q. WANG ET AL/MATTER 2023 (CC BY-SA)}

Ciecz magnetyczna i roboty

Jeśli widzieliście kiedyś film z cieczami magnetycznymi, to wiecie, jak nieprawdopodobne formy mogą one przybierać pod wpływem przyłożonego magnesu. Zalety postaci ciekłej są oczywiste: taka ciecz jest w stanie przecisnąć się wszędzie, gdzie tylko potrzeba. Ma jednak również zdecydowaną wadę: nieszczególnie nadaje się do wykonywania użytecznej pracy. Przenieść coś ciężkiego? No nie bardzo. A szkoda, bo obydwie te cechy są bardzo przydatne w świecie robotyki.

Małe roboty mogą być bardzo przydatne do pracy tam, gdzie człowiek nie jest w stanie pracować skutecznie i bezpiecznie. Problem w tym, że taki robot musi być w stanie i dostać się do celu, i wykonać użyteczną pracę – do tego pierwszego przydatna jest struktura miękka i elastyczna, a do tego drugiego sztywna. Trochę tak jak u strzykwy, zwanej również morskim ogórkiem. To zwierzątko potrafi zmieniać sztywność swojego ciała na zawołanie.

Zmiana postaci

I coś podobnego udało się osiągnąć zespołowi z Shenzhen. Wykorzystali do tego gal, czyli metal, który topi się w 30℃. Dodali do niego mikrocząsteczki złożone z żelaza, neodymu i boru, co sprawiło, że metal stał się wrażliwy na pole magnetyczne. I to jest właśnie klucz do zmiany postaci. Jeśli podziałamy na robota zmiennym polem magnetycznym, wywołamy w nim przepływ prądu. To z kolei sprawia, że robot się zaczyna grzać – a do osiągnięcia trzydziestu stopni nie potrzeba tego grzania dużo. Z drugiej strony, po wyłączeniu pola może dość szybko się ochłodzić i znów stężeć. Poza tym, jeśli metal jest wrażliwy na magnes, to pole magnetyczne może również nim sterować. I naukowcy na kilku przykładach wykazali, że jest to możliwe.

Najbardziej widowiskowym był ten, w którym metalowa figurka, wzorowana na ludziku LEGO, wydostaje się z więzienia, po czym korzystając z formy, powraca do swojego początkowego kształtu. Ale to jest tylko zabawa na pokaz. Realne zastosowania obrazują dwa inne przykłady. W jednym z nich robot lutował obwód na płytce. A w innym wyciągnął małą kulkę z modelu ludzkiego brzucha. Obydwa zastosowania wymagały zmian kształtu, a zarazem możliwości przyjęcia twardej, sztywnej struktury. Czy to znaczy, że za chwilę będziemy dysponowali świetnym narzędziem do prowadzenia operacji, czy też skomplikowanych napraw, bez – odpowiednio – skalpela lub rozbierania na części całych urządzeń?

Nie tak szybko. Jeśli o operacjach mowa, zauważcie, że napisałem o modelu ludzkiego brzucha. Podstawowym problemem jest temperatura: ta panująca w ludzkim ciele spokojnie wystarcza, żeby stopić gal. Najpierw trzeba by przygotować jakąś mieszaninę, która topi się w nieco wyższej temperaturze. Poza tym dokładna kontrola nad takim robotem nie jest prostą sprawą – inaczej wygląda to w laboratorium, a inaczej w realnym świecie pełnym zaburzeń elektromagnetycznych. Jednak niewątpliwie mamy tu do czynienia z dużym krokiem naprzód, który przybliża nam to, co niedawno było wyłącznie domeną filmów i gier komputerowych.