Bei einem kürzlichen Durchbruch haben Wissenschaftler einen Roboter geschaffen, der zwischen festen und flüssigen Zuständen hin und her wechseln kann, wodurch er durch zahlreiche Hindernisse und Umgebungen navigieren kann.
Die Forscher wandten die Technologie in einigen verschiedenen Szenarien an. Der Roboter war in der Lage, Hindernisparcours zu navigieren und Objekte zu und von einem menschlichen Modellmagen zu liefern und zu holen. Sie konstruierten sogar eine Version des Roboters, die wie eine Lego-Minifigur aussieht, die aus einem Käfig entkommen konnte, indem sie sich verflüssigte und sich dann wieder in ihre ursprüngliche Form zurückversetzte.
Wissenschaftsalarm gemeldet zu dem Experiment und stellten fest, dass sich die Autoren von der formwandelnden Seegurke inspirieren ließen, die durch Anpassung ihrer Innentemperatur zwischen den physikalischen Zuständen wechseln kann. Das Experiment, veröffentlicht in Gegenstandbeschreibt, wie mikroskopisch kleine magnetische Partikel in flüssiges Metall eingebettet wurden und wie diese Partikel das Metall basierend auf der Anpassung der magnetischen Funktionen erhitzten und kühlten und so den physikalischen Zustand änderten.
„Die magnetischen Partikel haben hier zwei Rollen“, sagt Carmel Majidi von der Carnegie Mellon University, leitender Autor und Maschinenbauingenieur im Experiment. „Einer besteht darin, dass sie das Material auf ein magnetisches Wechselfeld ansprechen lassen, sodass Sie das Material durch Induktion erwärmen und die Phasenänderung bewirken können. Aber die Magnetpartikel verleihen den Robotern auch Mobilität und die Fähigkeit, sich als Reaktion auf das Magnetfeld zu bewegen.“
Gallium war das perfekte Metall für dieses Experiment, fanden die Forscher wegen seines niedrigen Schmelzpunkts, der bei etwa 86 Grad Fahrenheit liegt. Die Autoren beschreiben das Metall mit „hoher mechanischer Festigkeit, hoher Belastbarkeit und schneller Fortbewegungsgeschwindigkeit in der festen Phase mit ausgezeichneter morphologischer Anpassungsfähigkeit (Dehnung, Spaltung und Verschmelzung) in der flüssigen Phase“.
Ein Leiter der Studie und Ingenieur an der Chinese University of Hong Kong, Chengfeng Pan, sagte: „Roboter die Fähigkeit zu geben, zwischen flüssigen und festen Zuständen zu wechseln, verleiht ihnen mehr Funktionalität.“
In einem anderen Video zeigen Forscher diese Technologie, die einen Fremdkörper aus einem menschlichen Modellmagen entfernt.
„Mehr Funktionalität“ bedeutet, dass die Technologie viele neue Möglichkeiten eröffnen könnte, insbesondere im mechanischen und elektrischen Bereich. Der Roboter könnte in Räume eindringen und Reparaturen an kleinen, engen oder vielleicht sogar gefährlichen Stellen vornehmen. Es könnte sogar als Leiter in Schaltkreisen verwendet werden.
Majidi schlägt jedoch vor, dass die neue Robotertechnologie im biomedizinischen Bereich weiter erforscht werden sollte. Während sich Gallium für die Experimente als erfolgreich erwiesen hat, wird das Metall wahrscheinlich nicht für biomedizinische Anwendungen ausreichen, da sein Schmelzpunkt so niedrig ist – niedriger als die Umgebungstemperatur des menschlichen Körpers. Obwohl eine Legierung auf Galliumbasis die Arbeit erledigen könnte, stellt ScienceAlert fest.
„Was wir zeigen, sind nur einmalige Demonstrationen, Proofs of Concept, aber es sind noch viel mehr Studien erforderlich, um zu untersuchen, wie dies tatsächlich für die Verabreichung von Medikamenten oder zum Entfernen von Fremdkörpern verwendet werden könnte“, sagte Majidi.