Многие годы ученые разрабатывают мягких роботов, которыми можно управлять с помощью магнитных полей. Чаще всего для них выбирают эластичные, но твердые материалы, которые не позволяют проникнуть сквозь самые узкие отверстия, либо магнитные жидкости, не способные выдерживать вес тяжелых предметов. В новом исследовании ученые из Университета Карнеги-Меллон вдохновились морскими огурцами, беспозвоночными животными, которые быстро меняют свою жесткость, рассказывает Science.
Для того чтобы воссоздать эти свойства, ученые обратились к металлу галлию, который тает при температуре чуть выше комнатной, около 30 градусов Цельсия. Вместо обогревателя они применили меняющееся магнитное поле, которое создает электричество внутри галлия, повышая его температуру. А охлаждаясь, металл снова становится твердым.
Магнитные частицы, добавленные в галлий, под действием постоянного магнита позволяют перемещать металл со скоростью 1,5 метров в секунду. При этом объект в состоянии переносить груз в 10 000 раз больше собственного веса.
Формой объекта тоже можно управлять при помощи внешних магнитов: растянуть его, расплющить или соединить из разрозненных капель. Однако управлять движением жидкости намного сложнее, поскольку магнитные частицы в металле могут свободно перемещаться, а их магнитные полюса неупорядочены. Под действием магнита они начинают двигаться в разных направлениях.
В ходе эксперимента команда ученых заставляла объекты выполнять различные задачи. Например, они создали фигурку из металла, напоминающую терминатора из фильма «Терминатор-2. Судный день», которая просочилась через прутья клетки, став жидкой, а потом снова приняла прежнюю форму. Или удалили с его помощью из модели человеческого желудка шарик.
Правда, пока галлий в чистом виде не получится использовать внутри организма, так как он там растает. Возможно, имеет смысл добавить другие металлы вроде висмута или олова, чтобы поднять температуру таяния и сделать возможным медицинское применение изобретения.
Гонконгские ученые случайно наткнулись в своих исследованиях на первый в своем роде сплав, который не становится более мягким под действием высокой температуры. Наоборот, этот элинвар приобретает большую жесткость и пружинистость, когда нагревается до 1000 К (727 градусов Цельсия).
