Các nhà khoa học đã tạo ra được một loại robot có thể tự hóa lỏng và thoát khỏi chuồng giam

Các nhà nghiên cứu đã một lần nữa biến khoa học viễn tưởng thành khoa học đơn thuần bằng cách tạo ra một robot có khả năng biến hình, giống như robot trong "Kẻ hủy diệt", có thể tan chảy và đông lại theo mệnh lệnh mà không phải hy sinh sức mạnh của nó.

Loại robot mới này được tạo ra nhờ vào sự kết hợp các khía cạnh tốt nhất của công nghê robot hiện tại.

Chengfeng Pan, trưởng nhóm nghiên cứu và kỹ sư tại Đại học Trung Quốc Hồng Kông, cho biết trong một thông cáo báo chí: "Việc cung cấp cho robot khả năng chuyển đổi giữa trạng thái lỏng và rắn sẽ mang lại cho chúng nhiều chức năng hơn".

Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên tạp chí Matter, nơi họ giải thích rằng vật liệu mới này - "máy chuyển tiếp pha rắn-lỏng hoạt tính từ tính" - được tạo ra bằng cách nhúng các hạt từ tính vào gali.

Cần lưu ý rằng gali là một kim loại có điểm nóng chảy cực kỳ thấp chỉ khoảng 85,6 độ F (hoặc 29,8 độ C).

Các nhà nghiên cứu từ Cơ sở Thâm Quyến của Đại học Tôn Trung Sơn, Đại học Carnegie Mellon, Đại học Hồng Kông Trung Quốc và Đại học Chiết Giang đã tạo ra một vật liệu chuyển pha mới - được đặt tên là vật chất chuyển tiếp pha từ tính (MPTM) - bằng cách nhúng sắt neodymium từ tính - vi hạt boron trong gali, một kim loại có nhiệt độ nóng chảy rất thấp (29,8 độ C).

Carmel Majidi, tác giả cao cấp và kỹ sư cơ khí tại Đại học Carnegie Mellon cho biết: "Các hạt từ tính ở đây có hai vai trò. Một là chúng làm cho vật liệu phản ứng với từ trường xoay chiều, do đó có thể thông qua cảm ứng, làm nóng vật liệu và gây ra sự thay đổi pha. Nhưng các hạt từ tính cũng mang lại cho robot tính di động và khả năng di chuyển để phản ứng với từ trường".

Các nhà nghiên cứu đã lấy cảm hứng để tạo ra thiết bị này dựa trên những quan sát về loài hải sâm. Họ nhận thấy rằng chúng có thể chuyển luân phiên giữa trạng thái "mềm" và "cứng" để bảo vệ bản thân và tăng trọng lượng mà chúng có thể mang theo.

Vật liệu của nhóm có thể chuyển đổi thuận nghịch giữa pha rắn và pha lỏng bằng cách đốt nóng bằng từ trường xen kẽ hoặc thông qua làm lạnh. Trước khi khám phá các ứng dụng tiềm năng, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm tính di động và độ bền của vật liệu trong nhiều bối cảnh khác nhau.

Robot chỉ rộng một milimet và cao ba milimet, nhưng các thử nghiệm do nhóm tiến hành đã xác định rằng nó có thể mang một vật thể có khối lượng gấp 30 lần khối lượng của chính nó khi ở dạng rắn.

Để biến nó thành dạng lỏng, các nhà nghiên cứu đặt nó gần nam châm, kích hoạt một quá trình gọi là cảm ứng từ. Nói cách khác, các nam châm tác dụng một lực lên các miếng từ tính nhỏ hơn trong robot, khiến chúng dao động, nóng lên và tạo thành dòng điện, làm dịch chuyển kim loại xung quanh chúng khi nó đạt đến điểm nóng chảy.

Các nhà khoa học cũng có thể sử dụng các từ trường khác nhau để kéo robot theo các hướng cụ thể, bao gồm cả việc khiến nó nhảy lên bằng cách kéo nó bằng một từ trường mạnh hơn từ phía trên.

Các nhà khoa học cũng chứng minh làm thế nào vật liệu này có thể hoạt động như robot hàn thông minh để lắp ráp và sửa chữa mạch không dây (bằng cách chảy vào các mạch khó tiếp cận và hoạt động như cả chất hàn và dây dẫn).

Trong một thử nghiệm về khả năng điều khiển và linh hoạt của những robot này, nhóm nghiên cứu đã cho hai robot cực nhỏ vận chuyển một bóng đèn trên bảng mạch, theo New Scientist. Để hợp nhất bóng đèn với bảng mạch, các robot chỉ cần tự hóa lỏng và đông cứng lại, cho phép dòng điện chạy qua chúng và đi vào bóng đèn.

Họ đã tiến hành một thí nghiệm tương tự bên trong dạ dày nhân tạo, minh họa cách những robot nhỏ này có thể được sử dụng để loại bỏ các dị vật trong trường hợp mà bàn tay của con người hoặc robot lớn hơn không thể làm được.

Trong ví dụ này, họ đã sử dụng nam châm để hướng robot đến một vật thể nhỏ, làm tan chảy nó rồi điều khiển robot mang dị vật ra ngoài.

Về mặt y sinh học, các tác giả đã sử dụng robot để lấy dị vật ra khỏi dạ dày mô hình và đưa thuốc theo yêu cầu vào cùng một dạ dày.

Các nhà nghiên cứu cũng đã thử một thí nghiệm trong đó robot có hình dạng như Lego, có thể tan chảy thành chất lỏng, thoát khỏi một nhà tù nhỏ, rồi biến đổi thành hình dạng Lego ban đầu.

Pan cho biết: "Bây giờ, chúng tôi đang thúc đẩy hệ thống vật liệu này theo những cách thiết thực hơn để nó có thể giải quyết một số vấn đề kỹ thuật và y tế rất cụ thể".

Majidi cho biết: "Công việc trong tương của giới nghiên cứu là khám phá thêm về cách những robot này có thể được sử dụng trong bối cảnh y sinh. Những gì chúng tôi đang trình diễn chỉ là minh chứng cụ thể, bằng chứng về khái niệm, nhưng sẽ cần nhiều nghiên cứu hơn nữa để tìm hiểu xem điều này thực sự có thể được sử dụng như thế nào để phân phối thuốc hoặc loại bỏ các vật thể lạ".

Nguồn: Grunge; Phys.org; USGS

Đức Khương