Inspirados nos pepinos-do-mar, os engenheiros projetaram robôs em miniatura que mudam rápida e reversivelmente entre os estados líquido e sólido. Além de serem capazes de mudar de forma, os robôs são magnéticos e podem conduzir eletricidade. Os pesquisadores colocaram os robôs em uma pista de obstáculos de mobilidade e testes de transformação em um estudo publicado em 25 de janeiro na revista. Importam.
Onde os robôs tradicionais são robustos e rígidos, os robôs “macios” têm o problema oposto; eles são flexíveis, mas fracos, e seus movimentos são difíceis de controlar. “Dar aos robôs a capacidade de alternar entre os estados líquido e sólido lhes dá mais funcionalidade”, diz Chengfeng Pan, engenheiro da Universidade Chinesa de Hong Kong, que liderou o estudo.
A equipe criou o novo material de mudança de fase – apelidado de “máquina de transição de fase sólido-líquido magnetoativa” – incorporando partículas magnéticas em gálio, um metal com ponto de fusão muito baixo (29,8 ° C).
“As partículas magnéticas aqui têm duas funções”, diz o autor sênior e engenheiro mecânico Carmel Majidi, da Carnegie Mellon University. “Uma é que eles tornam o material responsivo a um campo magnético alternado, para que você possa, por indução, aquecer o material e causar a mudança de fase. Mas as partículas magnéticas também dão mobilidade aos robôs e a capacidade de se mover em resposta ao campo magnético.”
Isso contrasta com os materiais de mudança de fase existentes que dependem de pistolas de calor, correntes elétricas ou outras fontes externas de calor para induzir a transformação de sólido em líquido. O novo material também possui uma fase líquida extremamente fluida em comparação com outros materiais de mudança de fase, cujas fases “líquidas” são consideravelmente mais viscosas.
Antes de explorar possíveis aplicações, a equipe testou a mobilidade e resistência do material em vários contextos. Com a ajuda de um campo magnético, os robôs pularam fossos, escalaram paredes e até se dividiram ao meio para mover cooperativamente outros objetos antes de se unirem novamente. Em um vídeo, um robô em forma de pessoa se liquefaz para vazar através de uma grade, após a qual é extraído e remodelado de volta à sua forma original.
“Agora, estamos empurrando este sistema de materiais de maneiras mais práticas para resolver alguns problemas médicos e de engenharia muito específicos”, diz Pan.
No lado biomédico, a equipe usou os robôs para remover um objeto estranho de um estômago modelo e administrar drogas sob demanda no mesmo estômago. Eles também demonstram como o material pode funcionar como robôs de solda inteligentes para montagem e reparo de circuitos sem fio (espalhando-se em circuitos de difícil acesso e atuando tanto como solda quanto como condutor) e como um “parafuso” mecânico universal para montagem de peças em equipamentos de difícil acesso. espaços de alcance (derretendo no soquete do parafuso rosqueado e depois solidificando; sem necessidade de parafusamento real).
“O trabalho futuro deve explorar ainda mais como esses robôs podem ser usados dentro de um contexto biomédico”, diz Majidi. “O que estamos mostrando são apenas demonstrações pontuais, provas de conceito, mas muito mais estudos serão necessários para investigar como isso poderia realmente ser usado para a administração de medicamentos ou para remover objetos estranhos”.
Com informações de Science Daily.