Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον μηχανικό Chengfeng Pan του Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ και τον συνάδελφό του Qingyuan Wang του Πανεπιστημίου Sun Yat-sen στην Κίνα, στράφηκαν στη φύση για να εμπνευστούν και συγκεκριμένα στα αγγούρια της θάλασσας και στα χταπόδια που μεταβάλλουν την ακαμψία των ιστών τους για να βελτιώσουν τον όγκο τους ή για καμουφλάζ, για χειρισμό αντικειμένων και μετακίνηση.
Για να σχεδιάσουν ένα μικρο-ρομπότ που μπορεί να παραμορφώνει το σχήμα του με παρόμοιο τρόπο, οι ερευνητές χρειάστηκαν ένα μη τοξικό υλικό που μπορεί εύκολα να μετατοπιστεί μεταξύ εύκαμπτων και άκαμπτων καταστάσεων σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Για αυτό στράφηκαν στο γάλλιο (θυμηθείτε τον “Εξολοθρευτή” στην ταινία), ένα μαλακό μέταλλο που έχει σημείο τήξης 29,76 βαθμούς Κελσίου (85,57 βαθμούς Φαρενάιτ) σε τυπική πίεση – μόλις λίγους βαθμούς κάτω από τη μέση θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος, και που μπορεί να λιώσει απλά μέσα στο χέρι μας.
{https://www.youtube.com/watch?v=7zu8T_vKZpM}
Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν σε μια μήτρα γαλλίου μαγνητικά σωματίδια, δημιουργώντας αυτό που αποκαλείται "magnetoactive solid-liquid phase transitional machine" (ενεργοποίηση μετάβασης από στερεά σε υγρή φάση με μαγνήτες) δημιουργώντας μικροσκοπικές μηχανές που ενεργοποιούνται μαγνητικά και εκτελούν πολυτροπικές μετακινήσεις και προγραμματιζόμενες παραμορφώσεις.
«Τα μαγνητικά σωματίδια εδώ έχουν δύο ρόλους», λέει ο μηχανολόγος μηχανικός Carmel Majidi του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon, ένας από τους ανώτερους συγγραφείς της μελέτης. «Ο ένας ρόλος είναι ότι κάνουν το υλικό να ανταποκρίνεται σε ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο δίνοντάς μας τη δυνατότητα, μέσω επαγωγής, να το θερμάνουμε και να προκαλέσουμε την αλλαγή φάσης και ο δεύτερος ότι προσδίδουν στα ρομπότ κινητικότητα ως απόκριση σε μαγνητικό πεδίο».
Μετά από δοκιμές για να διαπιστωθεί αν η μετάβαση από το στερεό σε υγρό ήταν αναστρέψιμη οι ερευνητές υπέβαλαν τα μικρά τους ρομπότ σε μια ευρεία γκάμα δοκιμών. Τα έβαλαν να πηδήξουν πάνω από μικρές τάφρους, να σκαρφαλώσουν πάνω από εμπόδια, ακόμη και να διαχωριστούν για να εκτελέσουν συνεργατικές δουλειές μετακινώντας αντικείμενα πριν ξανασυναρμολογηθούν και στερεοποιηθούν.
Επίσης, σε μια μικρή ανθρωποειδή εκδοχή σε σχήμα φιγούρας Lego-ως φόρο τιμής σε μια σκηνή από την ταινία Terminator 2- τα έβαλαν να λιώνουν για να δραπετεύσουν από ένα μικρό κελί φυλακής, να διαπερνούν ως ρευστά τα κάγκελα και να ξανασχηματίζονται στην άλλη πλευρά.
{https://www.youtube.com/watch?v=SMMvZIVzvgI}
Στη συνέχεια, η ομάδα διερεύνησε πρακτικές εφαρμογές. Συγκεκριμένα, δημιούργησε ένα μοντέλο ανθρώπινου στομάχου και έβαλε το ρομπότ να καταβροχθίσει και να αφαιρέσει ένα μικρό αντικείμενο που περιείχε μέσα του –ένας χρήσιμος τρόπος, φαντάζεται κανείς, για να εξάγει τις μπαταρίες που έχει καταπιεί κάποιος, για παράδειγμα. Στη συνέχεια δοκίμασε την αντίστροφη λειτουργία, βάζοντας το ρομπότ να παραδώσει ένα αντικείμενο με τον ίδιο τρόπο, πιθανώς κάποιο φάρμακο μελλοντικά.
Για την επισκευή του κυκλώματος, τα ρομπότ μπορούσαν να κινηθούν και να λιώσουν σε κυκλώματα για να λειτουργήσουν ως αγωγός και ως συγκολλητής, ενώ λειτουργούν ακόμη και ως συνδετήρας που χύνεται σε υποδοχές με σπείρωμα και στερεοποιείται, εκτελώντας τη λειτουργία μιας βίδας χωρίς να χρειάζεται κάποιος να τη στερεώσει στη θέση της.
Για εφαρμογές πραγματικού κόσμου, η ευαίσθητη σε μαγνητικό πεδίο μηχανή μετάβασης φάσης θα χρειαζόταν κάποια προσαρμογή. Για παράδειγμα, επειδή το ανθρώπινο σώμα έχει υψηλότερο σημείο τήξης από του καθαρού γαλλίου, ένα ρομπότ σχεδιασμένο για βιοϊατρικούς σκοπούς θα μπορούσε να έχει μια μήτρα κράματος με βάση το γάλλιο που θα ανέβαζε το σημείο τήξης διατηρώντας παράλληλα τη λειτουργικότητα. Αυτό, λένε οι ερευνητές, δεν έχει ακόμη διερευνηθεί λεπτομερώς.
«Η μελλοντική εργασία θα πρέπει να διερευνήσει περαιτέρω πώς αυτά τα μικρά ρομπότ θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε ένα βιοϊατρικό πλαίσιο», λέει ο Majidi. «Επιδεικνύουμε μεμονωμένα κάποιες αποδείξεις της ιδέας, αλλά θα χρειαστεί πολύ περισσότερη μελέτη για να διερευνήσουμε πώς θα μπορούσε πραγματικά να χρησιμοποιηθεί για τη χορήγηση φαρμάκων ή για την αφαίρεση ξένων αντικειμένων».
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Matter .
