En los sueños más profundos de todos nosotros, al menos en lo que respecta a la ciencia ficción, ciertamente están los cambiaformas T1000 de Hollywood. Sin embargo, un equipo de investigadores ha creado un robot de tipo Terminator capaz de fundirse en respuesta a estímulos específicos y luego volver a ensamblarse. Utilizando campos magnéticos alternos e inspirándose en una criatura marina concreta, crearon un primer prototipo en miniatura. Sin olvidar, sin embargo, que el mérito también es de los materiales especialmente utilizados para construir el modelo.
¿Cómo es el robot Terminator?
Las propiedades del modelo se deben a la particular composición química de la aleación que lo constituye. En realidad, el robot es una mezcla de partículas ferromagnéticas que incluyen neodimio, hierro y boro en una matriz de metal líquido. Con la particularidad de que este último tiene un bajo punto de fusión; de hecho, la mezcla se sumerge en galio puro.
La sustancia está hecha de lo que se llama MPTM, o materia de transición de fase magnetoactiva. Como su nombre indica, puede pasar de la fase sólida a la fase líquida de forma reversible. Gracias a un campo magnético alterno, se calienta mientras se funde y luego se solidifica nuevamente a temperatura ambiente.
Diagrama de la sustancia y sus características en relación a la holoturia, arriba. A continuación, posibles aplicaciones del robot Terminator, incluida la reparación de circuitos eléctricos.
Por lo tanto, los MPTM combinan de manera única una alta resistencia mecánica, una alta capacidad de carga y una alta velocidad de locomoción. Su resistencia alcanza los 21,2 MPa y su rigidez los 1,98 GPa, para cargas de hasta 30 kg a más de 1,5 m/s, en fase sólida. En fase líquida presentan una excelente adaptabilidad morfológica (alargamiento, hendidura, rotura, etc.).
Características de la aleación y primeros resultados.
Las micropartículas de NdFeB están incrustadas en la matriz de galio con una clara separación de fases entre el NdFeB y el metal líquido. El proceso de mezcla se lleva a cabo mecánicamente para que un escáner electrónico pueda ver la clara separación de fases.
Los investigadores utilizaron galio puro porque su punto de fusión (29,8°C) es cercano a la temperatura ambiente. Obviamente, esto permite una transición rápida de la fase sólida a la líquida en condiciones ambientales.
La matriz sólida de galio también evita que las micropartículas de NdFeB incrustadas se muevan o giren. Por lo tanto, esto permite que los MPTM sólidos mantengan una polaridad magnética fija y estable. Sin embargo, esta libertad de movimiento limita la movilidad en la fase líquida de todo el MPTM, mientras que en la fase sólida, con la aplicación de ciertas intensidades de campo magnético, los científicos registraron diferentes velocidades.
Por ello, los investigadores llevaron a cabo diversas pruebas en fase sólida y líquida, por ejemplo haciendo saltar el material, haciendo piruetas y realizando diversos movimientos. Lo que hizo llorar a Terminator fue la configuración particular con la que realizaron una de las pruebas. De hecho, los científicos modelaron la sustancia en una figura similar al hombre de Lego colocado detrás de los barrotes de una jaula. Sin embargo, cuando se aplica el campo magnético alterno, el vídeo muestra claramente que la figura se funde y luego se reconstituye fuera de las barras.
La insospechada criatura que lo inspiró: el pepino de mar
A estas alturas, después de tanta charla, uno podría esperar que fue Hollywood quien influyó en los científicos de Carnegie Mellon y la Universidad de China. Pero las cosas son diferentes de lo que piensas; Como en muchos estudios de este tipo, la naturaleza y, en particular, una criatura marina, son al menos en parte responsables de lo que lograron.
Los pepinos de mar o pepinos de mar son la principal fuente de inspiración de The MPTM; También llamados pepinos de mar, estas criaturas tienen poco que ver con los vegetales. En realidad, se trata de animales que viven en los fondos marinos de todo el mundo, en la clase de los equinodermos. Tienen una apariencia cilíndrica alargada (que recuerda a los pepinos) con el ano y la boca situados en extremos opuestos.
Los oluturianos en particular se caracterizan por tener las llamadas espículas calcáreas, rígidas en todo el cuerpo, y utilizan la boca para alimentarse filtrando el agua. La mayoría de ellos son bentónicos, es decir, viven permanentemente adheridos al fondo marino y algunos incluso son sésiles (adheridos al sustrato). A pesar de esto, pueden moverse en caso de peligro por parte de carroñeros y depredadores.
Y hasta ahora, nada muy espectacular o distintivo, podrían señalar algunos. Pero solo mencionar una de sus estrategias de defensa genera comparaciones con Hollywood y las películas de superhéroes. De hecho, los pepinos de mar tienen una gran capacidad regenerativa: pueden incluso eviscerar algunos de sus órganos. Los pulmones acuosos, los intestinos largos y la gónada única explotan para distraer a los enemigos y facilitar el escape, luego pueden regenerar todo en poco tiempo.
Para añadir a su CV, esta criatura marina es de gran importancia para el ecosistema marino y la biodiversidad. Al igual que sus primos terrestres, de hecho, al igual que las lombrices de tierra, actúan como carroñeros y tienen un efecto disuasorio. Pero eso no es todo: también parecen ayudar a mitigar el efecto acidificante de los océanos.
Aplicaciones del robot Terminator
El pepino de mar es capaz de modificar reversiblemente la rigidez de sus tejidos para mejorar su capacidad de carga. Gracias a esta característica, se pueden prevenir daños físicos causados por el medio ambiente. Tal como los investigadores lograron hacer con el robot Terminator.
Vale, eso está muy bien, dirán algunos, pero en la práctica, ¿para qué se puede utilizar? ¿En qué han pensado los científicos para utilizarlo de forma rentable? Evidentemente no dar el primer paso hacia lo que sería un auténtico robot Terminator. De hecho, entre otras aplicaciones, los investigadores también han pensado en el campo médico y en las posibles contribuciones a la reparación de dispositivos de difícil acceso.
galio liquido
Un primer resultado se obtuvo confiando al MPTM las tareas de extracción y transporte. En un modelo de estómago simulado, el equipo mostró cómo la micromáquina podría pasar a una fase líquida. Esto es para envolver otros objetos extraños en el estómago y luego volver a solidificarse. Desde allí es posible extraer el robot y su carga.
En una prueba similar, el robot descargó lo que llevaba en puntos predeterminados, nuevamente en el modelo de estómago simulado. Según los autores, esto es una demostración de su potencial como sistema de administración de fármacos.
Finalmente, una simulación mostró cómo la forma líquida del robot podría convertirse en un “tornillo universal”. Al meterse en espacios difíciles de alcanzar y deslizarse en un casquillo roscado, podría solidificarse. En resumen, el potencial está ahí, ¡pero no esperes un robot terminador como el T1000 de Hollywood!