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利用磁性粒子和特殊金属,科学家研制出了可以在液态和固态间转换的相变机器人

译| 开心

磁活性固-液相变机械装置

美国卡内基梅隆大学的科学家研发出了一种能在熔化成液体后,恢复固体形态的机器人,很像电影《终结者 2:审判日》(Terminator 2: Judgment Day)中的 T-1000 型机器人

为了展现这款机器人神奇的能力,研究人员将它锁进一个笼子,让它转变成液态,慢慢从笼子的栅栏间流出来,最后又在笼外恢复固体形态。

图片来源:Wang and Pan et al.

这种可以发生相变的机器人被正式命名为“磁活性固-液相变机械装置”,制作方法是将磁性粒子嵌入金属镓中。镓的熔点很低,只有 29.8℃。

通过操纵磁场让机器人四处移动

物质的相变是从一种物理形态变成另一种物理形态的过程,常见的物理形态包括固态、液态、气态和等离子态。相变往往发生在物质得到或失去足够的能量之后。

具体到这种相变机器人上,研究人员可以用外部磁场操控磁性粒子的运动,使其产生热量。增强磁场可以升高机器人的温度,让它转变为液态,减弱磁场则能使它变回固态。通过操纵磁场,科学家还能让机器人四处移动。

“嵌入机器人的磁性粒子有两个作用,”卡内基梅隆大学的科学家卡梅尔・马吉迪(Carmel Majidi)说道,“一是让材料能够感应交变磁场,如此一来,我们就可以通过磁感应加热材料,使其发生相变了。二是能让我们利用磁场操控机器人的动作,使它获得运动能力。”

应用前景的探索

虽然这款机器人目前还处于原理验证阶段,但科学家已经开始测试它的使用效果了。他们不仅成功利用相变机器人移除了人体模型的胃内异物,还用它来运送药物。

除此之外,科学家甚至用相变机器人维修了电路。他们让它缓慢流到其他工具难以触及的故障点进行焊接,或是先以液体的形态流入螺孔内,然后转变成固态,起到螺丝的作用。

马吉迪说:“未来,我们将继续探索这种机器人在生物医药领域的应用。目前的工作都是原理验证,如果要将它实际应用于药物运送和异物移除,我们还需要更多的研究和试验。”

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