Меняющая форму капля металла самостоятельно передвигается по жидкости
Китайские материаловеды из университета Цинхуа "научили" каплю жидкого металла самостоятельно передвигаться в растворе щёлочи и менять форму в зависимости от ширины канала, по которому она проходит.
В июле 2014 года инженеры из Массачусетского технологического института придумали каркас для робота, который может менять своё состояние с пластичного на жёсткое. Такая машина сможет протискиваться через любые щели и вновь восстанавливать форму. Все СМИ тут же вспомнили о терминаторе Т-1000 из фильма Джеймса Кэмерона.
Теперь же учёные из университета Цинхуа в Китае сделали ещё один шаг к реализации идеи "жидкого робота". Они создали каплю, способную самостоятельно передвигаться (пока, правда, только по жидким средам) и менять свою форму в зависимости от ширины канала, по которому она проходит.
Исследователи изучали способности жидких металлов на примере галлия — материала, который плавится при температуре человеческого тела. В рамках эксперимента учёные изготовили сплав из галлия с добавлением индия и олова. Затем они обнаружили, что если добавить к такому сплаву хлопья из алюминия в качестве "моторчика", то можно заставить всю конструкцию самостоятельно передвигаться по ёмкости, заполненной жидким гидроксидом натрия или солёной водой, в течение целого часа.
При попадании в контейнер с раствором алюминиевый "моторчик" вступает в химическую реакцию с гидроксидом натрия, в результате которой формируются крошечные пузырьки водорода, которые заставляют каплю двигаться.
В ходе последующих тестов учёные обнаружили, что если в контейнер с раствором поместить трубкообразные каналы, также заполненные жидкостью, то металлическую каплю можно заставить двигаться по предварительно заданному пути. Более того, учёные заметили, что если капля внезапно натыкается на слишком узкий проход в канале, то она без труда протискивается сквозь него, а затем вновь обретает прежнюю форму.
Пристальные наблюдения за процессом передвижений металлической капли показали, что между её "головой" и "хвостом" возникает дисбаланс зарядов. Шарик жидкого металла начинается двигаться из-за возникающей разницы давлений.
Инженеры Поднебесной в итоге получили металлическую каплю, способную не только самостоятельно передвигаться по жидким средам, но и умеющую менять форму в зависимости от обстоятельств, например, при наличии узких проходов.
Команда отчиталась о проделанной работе в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials.
Добавим, что в своих экспериментах китайские учёные опирались на результаты предыдущих исследований, в ходе которых они пытались создать так называемых мягких роботов. Инженеры тогда обнаружили, что у некоторых жидких металлов сообщение им электрического заряда провоцирует изменение формы капли.
Ведущий автор исследования Цзин Лю (Jing Liu) отмечает, что разработка его команды может однажды найти применение в медицине. Подобные "самодвижущиеся" капли, по мнению китайских изобретателей, могут доставлять к поражённым клеткам лекарственные препараты. Правда, над проблемой выдачи лекарства таким "курьером" учёным ещё предстоит изрядно поломать голову.