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vídeo: Este é um vídeo de um robô em forma de pessoa se liquefazendo para escapar de uma gaiola, após o que os pesquisadores extraíram manualmente o robô e o remodelaram de volta à sua forma original.Veja mais

Crédito: Wang e Pan et al.

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 submeteram os robôs a uma pista de obstáculos de testes de mobilidade e transformação de forma em um estudo publicado em 25 de janeiro na revista Matter.

Enquanto 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 confere-lhes mais funcionalidade”, diz Chengfeng Pan (@ChengfengPan), engenheiro da Universidade Chinesa de Hong Kong que liderou o estudo.

A equipe criou o novo material de mudança de fase – apelidado de “máquina magnetoativa de transição de fase sólido-líquido” – 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 (@SoftMachinesLab) da Carnegie Mellon University. “Uma delas é que eles fazem com que o material responda a um campo magnético alternado, então é possível, por meio da indução, aquecer o material e causar a mudança de fase. Mas as partículas magnéticas também dão aos robôs mobilidade e capacidade de se moverem em resposta ao campo magnético.”

Isto 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 aplicações potenciais, a equipe testou a mobilidade e a resistência do material em diversos contextos. Com a ajuda de um campo magnético, os robôs saltaram fossos, escalaram paredes e até se dividiram ao meio para mover outros objetos de forma cooperativa antes de se unirem novamente. Em um vídeo, um robô com a forma de uma pessoa se liquefaz e escorre através de uma grade, após a qual é extraído e remodelado de volta à sua forma original.

“Agora, estamos impulsionando esse 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 para entregar medicamentos sob demanda no mesmo estômago. Eles também demonstram como o material poderia funcionar como robôs de solda inteligentes para montagem e reparo de circuitos sem fio (escorrendo em circuitos de difícil acesso e agindo como solda e condutor) e como um “parafuso” mecânico universal para montagem de peças em locais difíceis. espaços para alcançar (derretendo no soquete do parafuso roscado e depois solidificando; não é necessário aparafusar).

“Trabalhos futuros devem explorar ainda mais como esses robôs poderiam ser usados ​​em um contexto biomédico”, diz Majidi. “O que estamos mostrando são apenas demonstrações pontuais, provas de conceito, mas serão necessários muito mais estudos para investigar como isso poderia realmente ser usado para administração de medicamentos ou para remoção de objetos estranhos”.

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Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pela Fundação de Ciências Naturais da Província de Guangdong, pelo Plano Especial de Apoio para Talentos de Alto Nível na Província de Guangdong e pelo Plano Chave de Pesquisa e Desenvolvimento da Província de Guangdong.

Matéria, Wang e Pan et al. 'Matéria de transição de fase líquida-sólida magnetoativa', https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00693-2

Matter (@Matter_CP), publicado pela Cell Press, é um novo periódico para pesquisas multidisciplinares e transformadoras em ciências dos materiais. Os artigos exploram os avanços científicos em todo o espectro do desenvolvimento de materiais – dos fundamentos à aplicação, do nano ao macro. Visite: https://www.cell.com/matter. Para receber alertas de mídia da Cell Press, entre em contato com [email protected].