A Sun Yat-sen Egyetem sencseni kampusza, a Carnegie Mellon Egyetem, a Hongkongi Kínai Egyetem és a Zhejiang Egyetem kutatói egy új fázisváltó anyagot hoztak létre – amelyet magnetoaktív fázisátmeneti anyagnak neveztek el -, mágneses neodímium-vas-bór mikrorészecskék galliumba ágyazásával, egy nagyon alacsony olvadáspontú (29,8 Celsius-fok) fémbe. A csapat anyaga váltakozó mágneses térrel történő melegítéssel vagy hűtéssel reverzibilisen képes átváltani a szilárd és a folyékony fázis között.
„Míg a hagyományos robotok kemény testűek és merevek, a puha robotoknál éppen az ellenkezője a probléma: rugalmasak, de gyengék, és mozgásukat nehéz irányítani” – mondta Dr. Chengfeng Pan, a Hongkongi Kínai Egyetem kutatója.
„Azzal, hogy a robotok képesek váltani a folyékony és a szilárd állapotok között, nagyobb funkcionalitással ruházzuk fel őket. A mágneses részecskéknek itt két szerepük van” Az egyik, hogy érzékennyé teszik az anyagot a váltakozó mágneses mezőre, így az indukció révén felmelegíthetjük az anyagot, és előidézhetjük a fázisváltást. De a mágneses részecskék a robotoknak mozgékonyságot is adnak, és azt a képességet, hogy a mágneses mezőre reagálva mozogjanak.” – tette hozzá Dr. Carmel Majidi, a Carnegie Mellon Egyetem kutatója.
Ez ellentétben áll a meglévő fázisváltó anyagokkal, amelyek hőpisztolyokra, elektromos áramra vagy más külső hőforrásokra támaszkodnak a szilárd-folyékony átalakulás előidézéséhez.
A csapat új anyaga, rendkívül potenciállal büszkélkedhet más fázisváltó anyagokhoz képest, amelyek „folyékony” fázisai lényegesen viszkózusabbak.
A lehetséges alkalmazások feltárása előtt a kutatók az anyag mozgékonyságát és szilárdságát különböző összefüggésekben tesztelték.
Mágneses mező segítségével a robotok átugrottak árkokat, falakon másztak át, sőt, kettéváltak, hogy együttműködve más tárgyakat mozgassanak, mielőtt újra összeálltak volna.
A videóban egy ember alakú robot elfolyósodik, hogy egy rácson keresztül szivárogjon, majd kivonják és visszaformálják eredeti formájába.
„Most ezt az anyagrendszert gyakorlatiasabb módon próbáljuk alkalmazni, hogy megoldjunk néhány nagyon speciális orvosi és mérnöki problémát” – mondta Dr. Pan.
Az orvosbiológiai oldalon a szerzők a robotokat arra használták, hogy eltávolítsanak egy idegen tárgyat egy gyomormodellből, és hogy igény szerint gyógyszereket juttassanak ugyanabba a gyomorba.
Azt is bemutatták, hogyan működhet az anyag intelligens forrasztórobotként vezeték nélküli áramkörök összeszereléséhez és javításához (azáltal, hogy a nehezen hozzáférhető áramkörökbe szivárog, és forrasztóanyagként és vezetőként is működik), valamint univerzális mechanikus „csavarként” a nehezen hozzáférhető helyeken lévő alkatrészek összeszereléséhez (azáltal, hogy beleolvad a menetes csavar foglalatába, majd megszilárdul; nincs szükség tényleges csavarozásra).
„A jövőbe tovább kell vizsgálnunk, hogyan lehetne ezeket a robotokat orvosbiológiai kontextusban használni. Amit most mutatunk, az csak egyszeri demonstráció, a koncepció bizonyítéka, de sokkal több tanulmányra lesz szükség ahhoz, hogy elmélyedjünk, hogyan lehetne ezt ténylegesen felhasználni gyógyszeradagolásra vagy idegen tárgyak eltávolítására.” – mondta Dr. Majidi.
