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vidéo : Il s'agit d'une vidéo d'un robot en forme de personne se liquéfiant pour s'échapper d'une cage, après quoi les chercheurs ont extrait manuellement le robot et lui ont redonné sa forme originale.Voir plus

Crédit : Wang et Pan et al.

Inspirés par les concombres de mer, les ingénieurs ont conçu des robots miniatures qui passent rapidement et de manière réversible de l'état liquide à l'état solide. En plus de pouvoir changer de forme, les robots sont magnétiques et peuvent conduire l’électricité. Les chercheurs ont soumis les robots à une course d'obstacles comprenant des tests de mobilité et de transformation de forme dans une étude publiée le 25 janvier dans la revue Matter.

Là où les robots traditionnels sont durs et rigides, les robots « mous » ont le problème inverse ; ils sont flexibles mais faibles et leurs mouvements sont difficiles à contrôler. "Donner aux robots la possibilité de basculer entre les états liquide et solide leur confère plus de fonctionnalités", déclare Chengfeng Pan (@ChengfengPan), ingénieur à l'Université chinoise de Hong Kong qui a dirigé l'étude.

L’équipe a créé le nouveau matériau déphaseur, surnommé « machine de transition de phase solide-liquide magnétoactive », en incorporant des particules magnétiques dans du gallium, un métal avec un point de fusion très bas (29,8 °C).

"Les particules magnétiques ici ont deux rôles", explique l'auteur principal et ingénieur en mécanique Carmel Majidi (@SoftMachinesLab) de l'Université Carnegie Mellon. « La première est qu’ils rendent le matériau sensible à un champ magnétique alternatif, de sorte que vous pouvez, par induction, chauffer le matériau et provoquer le changement de phase. Mais les particules magnétiques confèrent également aux robots de la mobilité et la capacité de se déplacer en réponse au champ magnétique.

Cela contraste avec les matériaux déphaseurs existants qui s'appuient sur des pistolets thermiques, des courants électriques ou d'autres sources de chaleur externes pour induire une transformation solide en liquide. Le nouveau matériau présente également une phase liquide extrêmement fluide par rapport aux autres matériaux à changement de phase, dont les phases « liquides » sont considérablement plus visqueuses.

Avant d'explorer des applications potentielles, l'équipe a testé la mobilité et la résistance du matériau dans divers contextes. À l’aide d’un champ magnétique, les robots ont sauté par-dessus les douves, escaladé les murs et se sont même divisés en deux pour déplacer d’autres objets en coopération avant de se regrouper. Dans une vidéo, un robot en forme de personne se liquéfie pour suinter à travers une grille, après quoi il est extrait et remodelé dans sa forme originale.

"Maintenant, nous poussons ce système matériel de manière plus pratique pour résoudre certains problèmes médicaux et techniques très spécifiques", explique Pan.

Du côté biomédical, l’équipe a utilisé les robots pour retirer un corps étranger d’un estomac modèle et pour administrer des médicaments à la demande dans le même estomac. Ils démontrent également comment le matériau pourrait fonctionner comme des robots de soudage intelligents pour l'assemblage et la réparation de circuits sans fil (en s'infiltrant dans les circuits difficiles d'accès et agissant à la fois comme soudure et comme conducteur) et comme une « vis » mécanique universelle pour assembler des pièces dans des endroits difficiles d'accès. pour atteindre les espaces (en fondant dans la douille à vis filetée puis en solidifiant ; aucun vissage réel requis.)

« Les travaux futurs devraient explorer davantage la façon dont ces robots pourraient être utilisés dans un contexte biomédical », explique Majidi. "Ce que nous montrons ne sont que des démonstrations ponctuelles, des preuves de concept, mais des études beaucoup plus approfondies seront nécessaires pour déterminer comment cela pourrait réellement être utilisé pour l'administration de médicaments ou pour éliminer des corps étrangers."

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Cette recherche a été soutenue par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, la Fondation des sciences naturelles de la province du Guangdong, le Plan de soutien spécial pour les talents de haut niveau de la province du Guangdong et le Plan clé de recherche et de développement de la province du Guangdong.

Matter, Wang et Pan et al. «Matière de transition magnétoactive liquide-solide», https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00693-2

Matter (@Matter_CP), publié par Cell Press, est une nouvelle revue de recherche multidisciplinaire et transformatrice en sciences des matériaux. Les articles explorent les avancées scientifiques dans tout le spectre du développement des matériaux, des principes fondamentaux à l'application, du nano au macro. Visitez : https://www.cell.com/matter. Pour recevoir les alertes médias de Cell Press, veuillez contacter [email protected].