Инженеры разработали миниатюрных роботов, которые быстро и обратимо переключаются между жидким и твердым состоянием. Технология описана в журнале Matter. Международная группа ученых разработала фазосдвигающий материал, который позволяет роботам переключаться между двумя агрегатными состояниями, сохраняя свою целостность. Крошечные роботы из жидкого металла оказались прочными и успешно прошли сложную полосу препятствий, включающую побег из-за решетки.

Для создания жидкого металла с нужными свойствами инженеры внедрили магнитные частицы из неодима, бора и железа в галлий, металл с относительно низкой температурой плавления (около 29,76 °С). Эти частицы выполняют сразу две задачи, объясняют разработчики: обеспечивают переключение между агрегатными состояниями и управляют движениями.

У металла с магнитными частицами внутри выше чувствительность к переменному полю. Поэтому с помощью индукции легко нагреть материал и вызвать фазовый переход. Кроме того, движениями таким роботов можно управлять с помощью магнитов.

Принцип изменения жесткости у морского огурца (а), техническая реализация материала с аналогичными свойствами (b) и экспериментальные роботы из жидкого металла (c-e). Изображение: Qingyuan Wang et al., Matter

Традиционные роботы условно разделяются на твердых и гибких, говорят авторы работы. У первых больше жесткость и стабильность, а у вторых — мобильность и изменчивость. У обеих крайностей есть свои плюсы и минусы. В природе, напротив, организмы обычно полагаются на динамические изменения жесткости, объясняют ученые. Например, морской огурец обратимо изменяет твердость своей ткани, чтобы улучшить ее способность выдерживать нагрузки и предотвратить физическое повреждение.

Чтобы продемонстрировать возможности гибридного робота, исследователи построили для него полосу препятствий из серии испытаний. С помощью магнитного поля роботы перепрыгивали рвы, взбирались на стены и даже разделялись пополам, чтобы совместно перемещать другие объекты, прежде чем снова собраться вместе. В одном из экспериментов человекоподобный робот разжижается, чтобы выбраться из-за решетки и снова собрать себя в единое целое, как в фильме «Терминатор-2».

Кроме того, инженеры показали, что жидкий микроробот может доставлять лекарства в модель желудка или извлекать из него посторонние предметы, а также — паять и собирать крошечные микросхемы. Авторы продолжат работать над расширением возможностей для практического применения технологии.