Miniatuurrobot kan veranderen tussen vloeibare en vaste toestand (video)

Onderzoekers demonstreerden het sci-fi-achtige vermogen van een miniatuurrobot door hem uit een kooi te laten ontsnappen door een vloeibare vorm aan te nemen. Net als de angstaanjagende T-1000 uit de film Terminator 2 kan deze miniatuurrobot snel schakelen tussen vloeibare en vaste toestand en weer terug.

De ontwerpers, een team van de Carnegie Mellon University in Pennsylvania, demonstreerden het vermogen van de miniatuurrobot om van gedaante te veranderen door hem in een vloeistof te laten smelten en door de tralies van een afgesloten kooi te laten sijpelen voordat hij buiten weer in vaste vorm terugkeerde.

Het team creëerde de van fase veranderende miniatuurrobot – een “magnetoactieve vast-vloeistof overgangsmachine” genoemd – door magnetische deeltjes in te bouwen in gallium, een metaal met een zeer laag smeltpunt van 29,8 °C.

Een faseverandering is het proces waarbij materie van de ene toestand, vast, vloeibaar, gas of plasma, overgaat in een andere. Deze veranderingen treden op wanneer voldoende energie aan het systeem wordt toegevoerd, of een voldoende hoeveelheid ervan verloren gaat. Het kan worden verwarmd tot vloeibare vorm of afgekoeld tot vaste vorm door de toepassing van een extern magnetisch veld via het inductieproces. Hetzelfde magnetische veld kan ook worden gebruikt om de miniatuurrobot te verplaatsen.

“De magnetische deeltjes hebben hier twee rollen,” zei senior onderzoeker en werktuigbouwkundig ingenieur Dr Carmel Majidi van de Carnegie Mellon University. “De ene is dat ze het materiaal gevoelig maken voor een wisselend magnetisch veld, zodat je via inductie het materiaal kunt verhitten en de faseverandering kunt veroorzaken. Maar de magnetische deeltjes geeft de miniatuurrobot ook mobiliteit en het vermogen om te bewegen in reactie op het magnetische veld.”

Hoewel de miniatuurrobot zich momenteel nog in de proof-of-conceptfase bevindt, zou hij volgens het team voor een groot aantal biomedische en industriële toepassingen kunnen worden gebruikt. Ze hebben hem al gebruikt om een vreemd voorwerp uit een modelmaag te verwijderen en als systeem voor het toedienen van geneesmiddelen. Ze hebben hem ook gebruikt om circuits te repareren door in moeilijk bereikbare plaatsen te sijpelen en als soldeer te fungeren en als een mechanische schroef door hem in een schroefmof te smelten en vervolgens te stollen.

“Toekomstig werk moet verder onderzoeken hoe deze robots kunnen worden gebruikt binnen een biomedische context,” zei Majidi. “Wat we laten zien zijn slechts eenmalige demonstraties, proofs of concept, maar er zal veel meer onderzoek nodig zijn om ons te verdiepen in hoe dit daadwerkelijk kan worden gebruikt voor medicijnafgifte of voor het verwijderen van vreemde voorwerpen.”

Meer informatie