В «Терминаторе 2» первый терминатор в исполнении Арнольда Шварценеггера защищает Сару и Джона Коннора от новой модели, который настолько пластичен, что легко восстанавливает свою форму после удара и выстрела и протекает сквозь решетки. Китайские и американские ученые воплотили жидкого терминатора в жизнь.
Изобретение может переходить из твердого состояния в жидкое и обратно по желанию его создателей. В экспериментах робот смог выбраться из клетки, пройдя через прутья: он расплавился, а затем снова затвердел с другой стороны. Ему удалось извлечь инородный предмет из желудка и припаять светодиодную схему.
Т-1000 в фильме Джеймса Кэмерона был прототипом, изготовленным зловещей компанией Скайнет из «миметического полисплава» из жидкого металла. Новый робот, который был представлен на этой неделе в научном журнале Matter, также сделан из металлической матрицы: галлия, который в чистом виде плавится при 29,8ºC. Другими словами, тает в руках. Помимо галлия, робот содержит сплав трех других элементов (неодима, железа и бора) для усиления реакции на магнитные поля.
Робот состоит из материала, известного как магнитоактивное фазовое переходное вещество (MPTM). Магнитное поле определенной интенсивности индуцирует ток внутри галлия, выделяя тепло и превращая его из твердого состояния в жидкое. Ниже этого порога магнитные поля могут заставить робота прыгать в 20 раз выше своего роста, вращаться со скоростью 1500 оборотов в минуту и двигаться со скоростью один метр в секунду. Он не такой большой, как Т-1000 в фильме (чуть выше 1 см), зато это настоящий сгусток энергии.
В одном из видеороликов, которыми поделились исследователи, можно увидеть, как робот MPTM в форме минифигурки LEGO примерно 5 мм в ширину и 1 см в высоту сбегает из маленькой клетки, проходя через прутья в жидком состоянии и снова затвердевает с другой стороны. «Магнитное поле используется, чтобы расплавить его до жидкого состояния и удалить из клетки», объясняет профессор машиностроения в Университете Карнеги-Меллона Кармел Маджиди. Точно так же, как галлий плавится, когда приближается к 30ºC, он затвердевает ниже этой отметки и, пройдя через решетку, снова становится твердым металлом. Тот факт, что он тает в руке, не означает, что он не может быть таким же твердым, как другие металлы.
Ученые разработали несколько экспериментов, чтобы проверить свое творение. В одном они превращают робота в винт, который может достигать углов, входить в отверстие в своей жидкой форме, а затем становиться твердым, запечатывая его. В другом робот MPTM действует как сварщик светодиодной цепи, используя часть себя же в качестве припоя. Галлий работает и как припой, и как проводящий материал, и, как и другие металлы, обладает высокой электропроводностью, поэтому очень эффективен для соединения цепей. Но если он плавится при комнатной температуре, что произойдет, если схема нагреется во время работы?
Профессор Маджиди признает проблему смены состояния. «Из-за низкой температуры плавления галлий может размягчаться и даже плавиться, когда цепь нагревается. Он по-прежнему будет проводящим в жидком состоянии, поэтому это не повлияет на его характеристики. Однако, чтобы предотвратить утечку или разлив, его необходимо загерметизировать резиной или другим мягким изоляционным материалом», говорит он. Как директор лаборатории мягких машин в Карнеги-Меллон, профессор Маджиди специализируется на мягких материалах, от кристаллов до жидких металлов, и его не слишком тревожит перспектива плавления MPTM: «Большая часть моих исследований сосредоточена на цепях из жидких металлов, в которых проводящий материал остается жидким во время работы схемы. Пока металл правильно герметизирован и изолирован, утечки обычно не вызывают беспокойства», объясняет он.
Создатели MPTM считают, что он может иметь важное медицинское применение. С помощью модели желудка человека, наполненного водой, они решили две очень распространенные в медицине задачи: в одной подвели робота к инородному телу, которое нужно было удалить. Оказавшись рядом, магнит расплавил робота, который затем начал окутывать объект. После остывания робота быстро извлекли магнитами. В другом ученые проверили введение лекарственного средства, завернутого в MPTM. Как только робот попал, куда надо, он растаял и высвободил лекарство.
Соавтор статьи, инженер университета Гонконга Ченгфэн Пан объяснил: «предоставление роботам возможности переключаться между жидким и твердым состояниями наделяет их большей функциональностью». Далее, по его словам, будет продвижение этой системы материалов для «решения некоторых очень специфических медицинских и инженерных проблем».
