Regardez ce robot en forme de personne se liquéfier et s’échapper de prison, le tout grâce à la puissance des aimants
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Inspirés par les concombres de mer, les ingénieurs ont conçu des robots miniatures qui passent rapidement et de manière réversible de l’état liquide à l’état solide. En plus de pouvoir changer de forme, les robots sont magnétiques et peuvent conduire l’électricité. Les chercheurs ont soumis les robots à une course d’obstacles de tests de mobilité et de morphing de forme dans une étude publiée le 25 janvier dans la revue Question.
Là où les robots traditionnels sont durs et rigides, les robots « mous » ont le problème opposé ; ils sont souples mais faibles et leurs mouvements sont difficiles à contrôler. “Donner aux robots la possibilité de basculer entre les états liquide et solide leur confère plus de fonctionnalités”, explique Chengfeng Pan, ingénieur à l’Université chinoise de Hong Kong qui a dirigé l’étude.
L’équipe a créé le nouveau matériau de déphasage – surnommé une “machine de transition de phase solide-liquide magnétoactive” – en incorporant des particules magnétiques dans du gallium, un métal à très bas point de fusion (29,8 ° C).
“Les particules magnétiques ont ici deux rôles”, explique l’auteur principal et ingénieur en mécanique Carmel Majidi de l’Université Carnegie Mellon. “La première est qu’ils rendent le matériau sensible à un champ magnétique alternatif, de sorte que vous pouvez, par induction, chauffer le matériau et provoquer le changement de phase. Mais les particules magnétiques donnent également aux robots la mobilité et la capacité de se déplacer en réponse au champ magnétique.”
Cela contraste avec les matériaux de déphasage existants qui reposent sur des pistolets thermiques, des courants électriques ou d’autres sources de chaleur externes pour induire une transformation solide-liquide. Le nouveau matériau présente également une phase liquide extrêmement fluide par rapport à d’autres matériaux à changement de phase, dont les phases “liquides” sont considérablement plus visqueuses.
Avant d’explorer les applications potentielles, l’équipe a testé la mobilité et la résistance du matériau dans divers contextes. À l’aide d’un champ magnétique, les robots ont sauté par-dessus les douves, escaladé les murs et se sont même divisés en deux pour déplacer en coopération d’autres objets avant de se regrouper. Dans une vidéo, un robot en forme de personne se liquéfie pour suinter à travers une grille, après quoi il est extrait et remodelé dans sa forme d’origine.
“Maintenant, nous poussons ce système de matériaux de manière plus pratique pour résoudre certains problèmes médicaux et techniques très spécifiques”, explique Pan.
Du côté biomédical, l’équipe a utilisé les robots pour retirer un objet étranger d’un estomac modèle et pour administrer des médicaments à la demande dans le même estomac. Ils démontrent également comment le matériau pourrait fonctionner comme des robots de soudage intelligents pour l’assemblage et la réparation de circuits sans fil (en suintant dans des circuits difficiles à atteindre et agissant à la fois comme soudure et conducteur) et comme une “vis” mécanique universelle pour assembler des pièces en dur- pour atteindre les espaces (en fondant dans la douille à vis filetée puis en se solidifiant ; aucun vissage réel requis.)
“Les travaux futurs devraient explorer davantage comment ces robots pourraient être utilisés dans un contexte biomédical”, déclare Majidi. “Ce que nous montrons ne sont que des démonstrations ponctuelles, des preuves de concept, mais beaucoup plus d’études seront nécessaires pour approfondir la manière dont cela pourrait réellement être utilisé pour l’administration de médicaments ou pour retirer des objets étrangers.”
