Ученые создали жидкометаллического робота, способного проходить сквозь решетку, Терминатора

Dec 13, 2023

В фильме «Терминатор 2: Судный день» миссия первого терминатора, которого играет Арнольд Шварценеггер, состоит в том, чтобы защитить Сару и Джона Конноров от Т-1000, новой модели робота-убийцы из будущего, который настолько пластичен, что может с легкостью восстанавливает свою форму даже после удара или выстрела. Теперь китайские и американские учёные создали нечто вроде крошечного Т-1000. Изобретение, изготовленное из металла, плавящегося при температуре, близкой к комнатной, может переходить из твердого состояния в жидкое по воле его создателей. В ходе экспериментов робот смог выбраться из клетки, пройдя сквозь решетку: она расплавилась, а затем снова затвердела на другой стороне. Ему удалось удалить инородный предмет из желудка и припаять светодиодную схему.

Т-1000 в фильме Джеймса Кэмерона был прототипом, изготовленным злой компанией Скайнет из «миметического полисплава» жидкого металла. Новый робот, который был представлен на этой неделе в научном журнале Matter, также изготовлен с металлической матрицей: галлием, который в чистом виде плавится при температуре 85,6°F (29,8°C). Другими словами, он тает в руках. Помимо галлия, робот содержит сплав трех других элементов (неодима, железа и бора), чтобы усилить его реакцию на магнитные поля.

Робот состоит из материала, известного как магнитоактивная фазово-переходная материя, или сокращенно MPTM. Магнитное поле определенной интенсивности индуцирует электрический ток внутри галлия, выделяя тепло и превращая его из твердого состояния в жидкость. Не достигая этого порога, эти магнитные поля также могут заставить робота подпрыгнуть 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.

На одном из видеороликов, которыми поделились исследователи (см. выше), можно увидеть, как робот MPTM в форме минифигурки LEGO – шириной примерно пять миллиметров и высотой один сантиметр – сбегает из маленькой клетки, пройдя сквозь решетку в жидкости. государство и снова затвердевает, как только оно становится свободным. «Магнитное поле используется для того, чтобы расплавить его до жидкого состояния и удалить из корпуса», — объясняет Кармель Маджиди, профессор машиностроения в Университете Карнеги-Меллон. Точно так же, как галлий плавится, когда его температура приближается к 86 ºF (30 ºC), он затвердевает ниже этой отметки, и, пройдя через решетку, он 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 из них они превращают его в винт, который может достигать углов, входит в отверстие в жидкой форме, а затем затвердевает, закрывая его. В другом случае 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 изменения своего состояния. «Из-за низкой температуры плавления галлий может размягчаться и даже плавиться, когда схема нагревается. В жидком состоянии он все равно будет проводящим, поэтому это не повлияет на его характеристики. Однако, чтобы предотвратить его утечку или в случае разлива его придется герметизировать резиной или другим мягким изоляционным материалом», — говорит он. Как директор лаборатории мягких машин в Карнеги-Меллоне, Маджиди специализируется на мягких материалах, от кристаллов до жидких металлов, и его не слишком беспокоит перспектива плавления его MPTM: «Большая часть моих исследований сосредоточена на схемах из жидкого металла. "в котором проводящий материал остается жидким во время работы цепи. Пока металл правильно герметизирован и изолирован, утечки обычно не являются поводом для беспокойства", - объясняет он.

Создатели MPTM считают, что он может иметь важные медицинские применения. Используя модель человеческого желудка, наполненную водой, они решили две очень распространенные в медицине проблемы: в одной подвели робота к инородному телу, которое нужно было удалить. Оказавшись рядом с ним, магнит расплавил робота, который затем начал окутывать объект. Потом, после того как он остыл, его быстро извлекли магнитами. В другом они тестировали введение препарата, завернутого в МПТМ. Достигнув места, где это было необходимо, он расплавился и выпустил лекарство.