Ученые создали жидкого робота, который уже сбежал сквозь тюремную решётку. Как он работает?

Научная фантастика славится тем, что предсказала появление практически всех технологий, которыми мы имеем удовольствие пользоваться сегодня. Иногда изобретатели и инженеры непосредственно черпают в ней вдохновение. Здесь можно упомянуть видеосвязь, подводные лодки, цифровые планшеты, да и много чего еще. Не является исключением и всем известный робот из жидкого металла, отправившийся в прошлое, дабы ликвидировать подростка, которому суждено в будущем возглавить выживших людей в войне против машин.

В последнем случае речь идет не о полном соответствии. Просто в середине января этого года в журнале «Matter» была опубликована статья, авторы которой рассказали о создании материала, способного привести к появлению нового подвида жидких роботов.

Обычно роботы имеют жесткую каркасную структуру, что ограничивает области их применения. Поэтому вот уже несколько десятилетий ученые пытаются создать "мягких" роботов. Те меняют форму, умеют плавать, лазать, перекатываться и прыгать.

Некоторые способны приобретать заранее заданные очертания. Но проникать в отверстия, которые меньше их по размеру, они все же не в состоянии. А это, как кажется, было бы очень кстати. Например, для того, чтобы пролезть внутрь какой-нибудь машины и затянуть там болтик, избавив ремонтников от необходимости разбирать её.

В последние годы инженеры экспериментировали с жидкими роботами, которые способны проникнуть куда угодно — сжимаясь, растягиваясь, и даже разделяясь на несколько частей. Оказавшись в нужном месте, они собираются в единое целое. Но главное их преимущество является одновременно и самой большой слабостью.

Жидкости непрерывно деформируются необратимо и хотя они проникают куда угодно, заставить их сделать что-то в точке назначения весьма проблематично. По этой причине авторы статьи разработали жидкостного робота, который состоит, в том числе, из крошечных твердых частиц. Это так называемое магнитоактивное фазово-переходное вещество (MPTM). Под воздействием магнита оно может менять свою форму и выполнять ту же работу, что некоторые гибкие роботы. И точно так же, как пресловутый Т-1000 из «Терминатора 2», они переходят из твердого состояния в жидкое и обратно.

Получить эту характеристику позволило применение крайне интересного металла – галлия. В обычных условиях он плавится примерно при 30 градусах по Цельсию. Другими словами, он остается твердым при комнатной температуре, но если взять его в руку, он станет жидким.

Ученые заставили галлий совершать такие трансформации с помощью постоянно меняющего направление магнитного поля. Намагниченные частицы, находящиеся внутри металла, под этим воздействием коллективно «мечутся» из стороны в сторону, генерируя тепло.

Кроме того, с помощью магнитов можно проталкивать и затягивать жидкий металл в ту или иную область, а также придавать ему нужную форму. После этого поле банально отключается, и экспериментаторы ждут, когда он остынет.

MPTM – не первый материал, который управляемо переходит из твердого состояния в жидкое: ранее ученые уже работали с липкими субстанциями, но отсутствие текучести ограничивало их функциональность. В этом же случае «робот» из жидкого металла, превратившись в конечном итоге во что-то вроде винтика, смог прикрепить небольшой светодиод к микросхеме. Он расплавился, заполнил резьбовое отверстие, после чего затвердел, скрепив два куска пластика. Одноразовость данного процесса удручает, но это, как кажется, только начало большого пути.

Еще ученые продемонстрировали потенциал MPTM для медицинского применения. Они заставили свое детище проникнуть в искусственный желудок, расплавиться там, охватить инородный предмет, затвердеть, после чего благополучно выйти наружу.

В ходе другого эксперимента материал доставил в нужную точку все того же органа лекарство, высвободил его, и удалился восвояси. При этом, как уже сказано, внутренняя температура человеческого организма превышает ту, при которой плавится галлий. Так что если изобретатели и в самом деле рассматривают возможность практического применения этой технологии, им придется предложить медикам какой-нибудь другой металл. Впрочем, как сообщили авторы статьи, они работают со сплавами галлия, которые способны оставаться твердыми в теле человека.

И, наконец, самый эффектный эксперимент научного коллектива подразумевал побег «робота» из клетки. Естественно, он был проведен больше для привлечения внимания. Крошечный кусочек MPTM, которому были приданы узнаваемые человеческие очертания, расплавился, просочился из «заточения» и вновь принял навязанный ему облик. Меньше чем за 10 минут. Кто-то может подумать, что такими темпами все дойдет и до появления аналогов Т-1000 из «Терминатора 2», но до этого кошмара ещё и вправду очень далеко. Хотя, кто его знает…