Inspirándose en los pepinos de mar, los ingenieros han diseñado robots en miniatura que cambian rápida y reversiblemente entre los estados líquido y sólido. Además de poder cambiar de forma, los robots son magnéticos y pueden conducir electricidad. Los investigadores sometieron a los robots a una carrera de obstáculos de movilidad y pruebas de transformación de formas en un estudio que se publica el 25 de enero en la revista. Importar.
Donde los robots tradicionales son de cuerpo duro y rígido, los robots «blandos» tienen el problema opuesto; son flexibles pero débiles, y sus movimientos son difíciles de controlar. «Dar a los robots la capacidad de cambiar entre estado líquido y sólido les otorga más funcionalidad», dice Chengfeng Pan, ingeniero de la Universidad China de Hong Kong que dirigió el estudio.
El equipo creó el nuevo material de cambio de fase, denominado «máquina de transición de fase sólido-líquido magnetoactiva», mediante la incorporación de partículas magnéticas en galio, un metal con un punto de fusión muy bajo (29,8 °C).
«Las partículas magnéticas aquí tienen dos funciones», dice el autor principal e ingeniero mecánico Carmel Majidi de la Universidad Carnegie Mellon. «Una es que hacen que el material responda a un campo magnético alterno, por lo que puede, a través de la inducción, calentar el material y provocar el cambio de fase. Pero las partículas magnéticas también dan a los robots movilidad y la capacidad de moverse en respuesta a la campo magnético.»
Esto contrasta con los materiales de cambio de fase existentes que dependen de pistolas de calor, corrientes eléctricas u otras fuentes de calor externas para inducir la transformación de sólido a líquido. El nuevo material también cuenta con una fase líquida extremadamente fluida en comparación con otros materiales que cambian de fase, cuyas fases «líquidas» son considerablemente más viscosas.
Antes de explorar posibles aplicaciones, el equipo probó la movilidad y la resistencia del material en una variedad de contextos. Con la ayuda de un campo magnético, los robots saltaron sobre fosos, escalaron paredes e incluso se dividieron por la mitad para mover otros objetos de manera cooperativa antes de volver a unirse. En un video, un robot con forma de persona se licua para rezumar a través de una rejilla, después de lo cual se extrae y se remodela de nuevo a su forma original.
«Ahora, estamos impulsando este sistema de materiales de formas más prácticas para resolver algunos problemas médicos y de ingeniería muy específicos», dice Pan.
En el aspecto biomédico, el equipo usó los robots para extraer un objeto extraño de un estómago modelo y administrar medicamentos a pedido en el mismo estómago. También demuestran cómo el material podría funcionar como robots de soldadura inteligentes para el ensamblaje y la reparación de circuitos inalámbricos (al filtrarse en circuitos de difícil acceso y actuar como soldadura y conductor) y como un «tornillo» mecánico universal para ensamblar piezas en lugares difíciles. espacios de alcance (al fundirse en el casquillo del tornillo roscado y luego solidificarse; no se requiere atornillar).
«El trabajo futuro debería explorar más a fondo cómo estos robots podrían usarse dentro de un contexto biomédico», dice Majidi. «Lo que estamos mostrando son solo demostraciones únicas, pruebas de concepto, pero se requerirán muchos más estudios para profundizar en cómo esto podría usarse realmente para la administración de medicamentos o para eliminar objetos extraños».
