Nos sonhos mais profundos de todos nós, pelo menos quando se trata de ficção científica, certamente existem os metamorfos T1000 de Hollywood. No entanto, uma equipe de pesquisadores criou um robô do tipo Terminator, capaz de derreter em resposta a estímulos específicos e depois se remontar. Usando campos magnéticos alternados e inspirando-se em uma criatura marinha específica, eles criaram um primeiro protótipo em miniatura. Sem esquecer, porém, que o crédito também vai para os materiais especialmente utilizados na construção do modelo.
Qual é a aparência do robô Terminator?
As propriedades do modelo devem-se à composição química particular da liga que o constitui. O robô é na verdade uma mistura de partículas ferromagnéticas incluindo neodímio, ferro e boro em uma matriz de metal líquido. Com a particularidade de este último apresentar baixo ponto de fusão; na verdade, a mistura está imersa em gálio puro.
A substância é feita do que é chamado de MPTM, ou matéria de transição de fase magnetoativa. Como o próprio nome sugere, pode passar da fase sólida para a fase líquida de forma reversível. Graças a um campo magnético alternado, aquece à medida que derrete e depois solidifica novamente à temperatura ambiente.
Diagrama da substância e suas características em relação à holotúria, topo. Abaixo, possíveis aplicações do robô Terminator, incluindo reparo de circuitos elétricos.
Os MPTMs, portanto, combinam de forma única alta resistência mecânica, alta capacidade de carga e alta velocidade de locomoção. Sua resistência chega a 21,2 MPa e sua rigidez a 1,98 GPa, para cargas de até 30 kg a mais de 1,5 m/s, em fase sólida. Na fase líquida apresentam excelente adaptabilidade morfológica (alongamento, fissuração, ruptura, etc.).
Características da liga e primeiros resultados
As micropartículas de NdFeB estão incorporadas na matriz de gálio com uma clara separação de fases entre o NdFeB e o metal líquido. O processo de mistura é realizado mecanicamente para que uma varredura eletrônica possa ver a clara separação de fases.
Os pesquisadores usaram gálio puro porque seu ponto de fusão (29,8°C) está próximo da temperatura ambiente. Isto obviamente permite uma rápida transição da fase sólida para a fase líquida sob condições ambientais.
A matriz sólida de gálio também evita que as micropartículas de NdFeB incorporadas se movam ou girem. Isto, portanto, permite que MPTMs sólidos mantenham uma polaridade magnética fixa e estável. Porém, esta liberdade de movimento limita a mobilidade na fase líquida de todo o MPTM, enquanto na fase sólida, com a aplicação de determinadas intensidades de campo magnético, os cientistas registaram velocidades diferentes.
Os investigadores realizaram assim vários testes na fase sólida e líquida, por exemplo fazendo o material saltar, fazer piruetas e movimentos diversos. O que fez o Terminator chorar foi a configuração específica com a qual eles executaram um dos testes. Na verdade, os cientistas modelaram a substância numa figura semelhante ao homem Lego colocado atrás das grades de uma jaula. Porém, quando o campo magnético alternado é aplicado, o vídeo mostra claramente a figura derretendo e depois se reconstituindo fora das barras.
A criatura insuspeita que o inspirou: o pepino-do-mar
Neste ponto, depois de tanta conversa, seria de esperar que fosse Hollywood quem influenciasse os cientistas da Carnegie Mellon e da Universidade da China. Mas as coisas são diferentes do que você imagina; tal como em muitos estudos deste tipo, a natureza, e em particular uma criatura marinha, são, pelo menos em parte, responsáveis pelo que alcançaram.
Pepinos do mar ou pepinos do mar são a principal fonte de inspiração do MPTM; Também chamados de pepinos-do-mar, essas criaturas têm pouco a ver com vegetais. Na verdade, são animais que vivem no fundo do mar em todo o mundo, na classe dos equinodermos. Eles têm uma aparência cilíndrica alongada (que lembra pepinos) com o ânus e a boca localizados em extremidades opostas.
Os oluturianos, em particular, são caracterizados pelas chamadas espículas calcárias, rígidas por todo o corpo, e usam a boca para se alimentar, filtrando a água. A maioria deles são bentônicos, o que significa que vivem permanentemente presos ao fundo do mar e alguns são até sésseis (fixados ao substrato). Apesar disso, eles podem se mover em caso de perigo por parte de necrófagos e predadores.
E até agora nada de muito espetacular ou distinto, alguns poderiam apontar. Mas apenas mencionar uma de suas estratégias de defesa já faz comparações com filmes de Hollywood e de super-heróis. Na verdade, os pepinos do mar têm grandes capacidades regenerativas: podem até eviscerar alguns dos seus órgãos. Os pulmões aquosos, os intestinos longos e a gônada única são explodidos para distrair os inimigos e facilitar a fuga, então eles são capazes de regenerar tudo em um piscar de olhos.
Para acrescentar ao seu currículo, esta criatura marinha é de grande importância para o ecossistema marinho e para a biodiversidade. Tal como os seus primos terrestres, na verdade, tal como as minhocas, actuam como necrófagos e são um elemento dissuasor. Mas não é tudo: também parecem ajudar a mitigar o efeito acidificante dos oceanos.
Aplicações do robô Terminator
O pepino do mar é capaz de modificar reversivelmente a rigidez dos seus tecidos, a fim de melhorar a sua capacidade de suporte. Graças a esse recurso, pode prevenir danos físicos causados pelo meio ambiente. Assim como os pesquisadores conseguiram fazer com o robô Terminator.
Ok, está tudo muito bem, alguns dirão, mas na prática para que ele pode ser usado, o que os cientistas pensaram para usá-lo de forma lucrativa? Obviamente não dando o primeiro passo em direção ao que seria um verdadeiro robô Terminator. Com efeito, entre outras aplicações, os investigadores também pensaram na área médica e nas possíveis contribuições para a reparação de dispositivos de difícil acesso.
Gálio líquido
Um primeiro resultado foi obtido ao confiar ao MPTM tarefas de extração e transporte. Em um modelo simulado de estômago, a equipe mostrou como a micromáquina poderia fazer a transição para a fase líquida. Isso ocorre para envolver outros objetos estranhos no próprio estômago e depois se tornar sólido novamente. De lá é possível extrair o robô e sua carga.
Em um teste semelhante, o robô descarregou o que carregava em pontos pré-determinados, novamente no modelo simulado do estômago. Segundo os autores, esta é uma demonstração do seu potencial como sistema de entrega de medicamentos.
Por fim, uma simulação mostrou como a forma líquida do robô poderia se tornar um “parafuso universal”. Ao ser espremido em espaços de difícil acesso e colocado em um encaixe de parafuso, ele pode solidificar. Resumindo, o potencial existe, mas não espere um robô exterminador como o T1000 de Hollywood!