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I nuovi robot di metallo liquido s’ispirano alle sanguisughe

Ispirati dal movimento naturale di corpi molli come le sanguisughe, i nuovi soft robot sono formati da gocce di metallo che si rimodellano in risposta ai campi magnetici e alla luce infrarossa.

Categorie Fisica · Nanotecnologie · Scienza · Tecnologia
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Diversi sono stati negli ultimi anni i tentativi di realizzare robot basati su goccioline di materiale controllabile per soddisfare le più disparate richieste. Tutti, tuttavia, sono in qualche modo limitati dalla loro tendenza verso forme sferiche. Se proviamo a mettere una singola goccia d’acqua su un tavolo piatto, questa formerà una piccola cupola perfetta. Un ulteriore svantaggio è dato inoltre dalla loro mancanza di conduttività elettrica.

Un robot basato su gocce di metallo: le sanguisughe come fonte di ispirazione

Un nuovo approccio, pubblicato sulla rivista Advanced Intelligent Systems, sembra superare tali limiti. Si propone lo sviluppo di un robot morbido basato su goccioline di metallo liquido in grado di condurre elettricità, rimodellarsi in risposta ai campi magnetici e rispondere alla luce infrarossa.
Nello sviluppo di questo prototipo, i ricercatori si sono ispirati al movimento naturale dei corpi molli presenti nel mondo animale. Come rivelato, la principale fonte di ispirazione sono state le sanguisughe. La scelta è dovuta al fatto che le sanguisughe possono estendersi, contrarsi, arricciarsi e piegarsi in modo flessibile in risposta a stimoli esterni. Imitare questo movimento fluido è l’ideale per dimenarsi dolcemente attraverso spazi ristretti senza lasciare traccia né tantomeno danneggiare l’ambiente circostante.

L’esperimento nel dettaglio

Nello studio, i ricercatori dell’Università di Shenzhen in Cina hanno creato goccioline in grado di eseguire mutamenti, piegamenti e movimenti telescopici reversibili. Tutto questo grazie all’applicazione di campi magnetici esterni. Inoltre, i robot possono dividersi in parti separate e poi riunirsi, aumentando la possibilità di multitasking. Una volta completato il movimento indotto esternamente, è sufficiente un cambiamento di temperatura per spostare le goccioline da liquide a solide. In tal modo i pezzi possono rimanere fermi, in posizione desiderata, finchè non saranno necessarie ulteriori alterazioni.

Le goccioline di metallo liquido si formano mescolando e macinando particelle di ferro carbonile e Galinstan, una lega liquida a temperatura ambiente di gallio, indio e stagno.

Le particelle di ferro possono essere separate dalle goccioline di metallo liquido con un campo forte maggiore di ~500 mT, e assumiamo che un sottile strato di ossido che circonda la particella di ferro la protegga dalla lega con il gallio.

Ben Wang, assistente professore presso l’Università di Shenzhen e uno degli autori dello studio.

Un sottile strato di ossido di gallio si forma spontaneamente sulla superficie delle goccioline di metallo liquido (sia nell’acqua che nell’aria) e conferisce stabilità meccanica ai modelli e alle goccioline di metallo liquido. Lo strato di ossido di gallio è autolimitante, il che significa che si stabilisce un film di ossido stabile con uno spessore del film naturale massimo perché la diffusione del metallo verso la superficie è impedita dallo strato di ossido.

Stephan Handschuh-Wang, ricercatore associato

Possibili applicazioni future dei robot-sanguisughe

I ricercatori immaginano che i robot vengano utilizzati come interruttori o mezzo di riparazione di circuiti elettrici. Grazie alla loro conducibilità elettrica e capacità di controllo remoto, possono essere utilizzati nell’elettronica transitoria, essere riciclati quando non sono più necessari o sfruttati per eseguire riparazioni di connessione senza creare disturbi nel resto del circuito.
In un mondo di tecnologia usa e getta disseminato di gadget e macchinari che diventano inutili nel tempo, la prospettiva di poter riparare a distanza i circuiti elettrici, recuperare e riciclare gli elementi fondamentali dopo l’uso è sicuramente allettante. L’ispirazione dal mondo naturale può dunque rivelarsi estremamente utile a rendere più sostenibile il mondo dell’elettronica.

FONTI VERIFICATE

Advanced Science News – Liquid metal robots learn from leeches