Ces minuscules robots liquides fusionnent et se séparent comme «Terminator»

Nos cellules sont comme les robots mous ultimes. Fabriqués principalement dans un intérieur liquide enroulé à l’intérieur d’une coquille gras, ils se séparent, s’étirent, errent et se pressent dans chaque coin et reconstitut du corps.

Réel robotspas tellement. Même Robots mous en matériaux flexibles luttez pour se déformer en dehors des limites physiques de leurs éléments constitutifs.

Ce mois-ci, une équipe de Corée Robots liquides introduits inspiré par les cellules biologiques. À peu près la taille d’un grain de riz, chaque robot est en eau recouvert de particules de téflon. Les blobs de type gommeux sont contrôlés à l’aide d’ondes sonores et peuvent se glisser à travers des clôtures râpées, des débris de chompage et parcourir sur des surfaces solides et liquides.

Ils peuvent également fonctionner comme de minuscules réacteurs chimiques. Dans un test, l’équipe a dirigé deux robots, chacun chargé avec un produit chimique différent, pour sauter d’un rebord et fusionner ensemble sans se casser, permettant aux produits chimiques de réagir à l’intérieur de leurs coquilles de téflon.

Parce que les robots sont biocompatibles, ils pourraient un jour faire naître des médicaments vers des zones difficiles d’accès du corps – se chargeant potentiellement sur des chimiothérapies pour tuer des tumeurs, par exemple. Les formations avec d’autres outils moléculaires intégrés dans les bots pourraient également aider à diagnostiquer les maladies.

« Il est difficile d’imiter les formes et les fonctions biologiques avec des machines artificielles », a écrit l’équipe. «(Mais) une avenue prometteuse pour résoudre ce problème exploite la déformabilité suprême des liquides tout en fournissant des coquilles stables mais flexibles autour d’eux.»

De T-1000 aux billes liquides

Ceux qui ont vu Terminator 2: Jour du jugement se souviendra du formidable antagoniste du robot du film. En métal liquide, le T-1000 se déforme, se lime et se reconstruit à la demande, guérissant instantanément les dommages à son corps.

Les scientifiques ont longtemps cherché à capturer cette polyvalence dans les machines (sans l’angle du robot tueur, bien sûr). Des études antérieures ont utilisé une variété de métaux liquides que changer leur forme lorsqu’il est soumis à des champs électromagnétiques. Ces robots non conventionnels – plus accélérés qu’un doigt – peuvent se séparer, fusionner et transporter des cargaisons à la demande. Mais leur teneur élevée en métal les rend incompatibles avec la plupart des réactions chimiques et de la biologie, limitant leur utilisation pratique.

Une autre façon de construire des robots liquides est d’encapsuler l’eau ou d’autres liquides dans une barrière semblable à une armure. C’est un peu comme faire des bonbons gommeux avec un boîtier extérieur squishy mais solidaire et un noyau jaillissant. Dans la pratique, les chercheurs dépoussiérent une poudre hydrophobe sur une goutte de liquide, le mélange se rétrécit dans un en forme de perle forme grâce à un phénomène physique appelé interaction capillaire.

Ces forces découlent en partie de la tension de surface entre un solide et un liquide, comme lorsque vous surfiliez à peine un verre et que l’eau forme un dessus rond. L’ajout de poudre hydrophobe à de petites quantités de liquide stabilise ces forces, poussant les molécules d’eau dans de minuscules perles qui se comportent presque comme des solides.

Bouilles liquides surnommées de manière appropriée, ces gouttes d’eau antiadhésives peut rouler sur les surfaces. Les chercheurs peuvent contrôler leur mouvement en utilisant la gravité et les champs électriques et magnétiques, leur permettant de flotter et de grimper sur le terrain. Certaines versions peut même faire la navette des ingrédients d’un endroit et libérer sa cargaison dans une autre.

Mais les billes liquides classiques ont une faiblesse. De petites fluctuations de température ou de force, telles que la compression ou la chute, les font fuir ou s’effondrer complètement. Ainsi, les auteurs ont développé une coquille plus forte pour rendre leurs billes plus durables.

Glace, glace, bébé

Tout d’abord, l’équipe a recherché le meilleur rapport de la poussière de téflon à l’eau. Ils ont constaté que plus de poussière à la surface conduisait à des coquilles plus fortes et plus durables.

Ensuite, ils ont déterminé à fabriquer des gouttelettes avec une teneur en poussière plus élevée. Les méthodes traditionnelles utilisent des gouttes sphériques, qui n’ont pas beaucoup de surface par rapport à leur volume. Les cubes sont un meilleur point de départ car ils ont plus de surface. Ainsi, l’équipe a gelé l’eau dans des plateaux de glace personnalisés et a enduit les cubes de poudre de téflon de qualité industrielle.

Cette méthode a un autre avantage. La glace a plus de volume que l’eau. Au fur et à mesure que les cubes fondent, leur volume rétrécit, serrant les particules de téflon ensemble à la surface des gouttelettes, limitant leur mouvement et formant une armure beaucoup plus forte pour chaque robot liquide.

En mouvement

L’équipe a opposé ces robots liquides améliorés aux billes liquides traditionnelles dans une sorte de terrain de jeu avec des structures en mousse couvertes de papier et des piscines d’eau.

Les deux types de gouttelettes pourraient se déformer, comme l’ouverture brièvement pour exposer leur intérieur aqueux. Mais grâce à leur coquille plus dure, les robots en téflon étaient mieux à même de garder leurs noyaux liquides intacts et de survivre aux chutes sans éclater. Les billes liquides, en revanche, se sont collées aux surfaces et se sont finalement effondrées.

L’équipe a utilisé des ondes sonores pour diriger les robots pour des tâches plus difficiles. Dans une tâche, ils ont piloté les bots sur un éventail de piliers imprimés en 3D. En rencontrant une paire de piliers, les robots se sont ouverts, suintaient, puis ont fusionné dans leurs formes d’origine de l’autre côté. Dans un autre test, les chercheurs ont zappé des bots adjacents avec des ondes sonores, les déformant dans une forme en forme de pont. Une fois touchant, les deux bots ont fusionné en un seul blob plus grand.

Grâce à leur nature de réparation de l’eau, les robots pouvaient parcourir à la fois l’eau et la terre – parfois les deux. Les marbres liquides plus anciens éclatent facilement lors du déplacement entre les deux terrains.

Mission de bot liquide

Pour tester complètement les robots, l’équipe a conçu une mission où deux robots ont travaillé ensemble. Un bot a ramassé une «toxine» chimique verrouillée derrière les barreaux. Il a ensuite dû trouver son partenaire avec «l’antidote» dans une piscine d’eau, fusionner avec l’autre bot pour neutraliser la toxine et jeter le produit chimique final dans un récipient sûr.

L’équipe a dirigé le premier bot à travers ses barreaux de prison pour engloutir la toxine et la ramener. Pendant ce temps, son partenaire a parcouru la piscine pour dévorer l’antidote. Les bots sont passés d’une hauteur plusieurs fois leur taille à leur rendez-vous, où ils ont fusionné la toxine et l’antidote, ont ouvert la coquille extérieure et jeté le produit chimique neutralisé.

Ne vous inquiétez pas, nous sommes toujours à un moyen de construire des T-1000. Les robots liquides sont minuscules et contrôlés manuellement. Mais l’équipe travaille pour ajouter des matériaux intelligents pour un fonctionnement autonome. Et bien qu’ils aient utilisé l’eau et le téflon ici, le même processus pourrait être utilisé à l’avenir pour mélanger d’autres ingrédients dans une variété de robots liquides avec différentes capacités.