Fizicienii au descoperit o nouă modalitate de a acoperi roboții. Noul tip de material le va permite acestora să se miște mai flexibil și să capete orice formă, în funcție de modul în care au fost programați.
O echipă de cercetători din Martea Britanie, de la Universitatea din Bath, a publicat rezultatele cercetării lor în revista Science Advances. Aceștia descriu noua lor descoperire ca fiind o metodă revoluționară de modelare a materiei active. La nivel conceptual, această metodă ar putea, în urma cercetărilor și dezvoltărilor amănunțite, să determine forma, mișcarea și comportamentul unei suprafețe solide, dar moale, nu prin elasticitatea sa naturală, ci prin activitatea controlată de un individ pe suprafața sa.
Suprafața unui material moale obișnuit se micșorează întotdeauna căpătând de fiecare dată formă de sferă. Gândiți-vă la modul în care apa se transformă în picături – acest lucru se întâmplă deoarece suprafața lichidelor și a altor materiale moi se contractă în mod natural în cea mai mică suprafață posibilă – adică o sferă.
Sistemele de materie activă sunt alcătuite din unități care consumă energie. Din această categorie fac parte, spre exemplu, stolurile de păsări sau motoarele moleculare, deoarece toate acestea extrag energie din mediul înconjurător la nivelul unei singure particule și o transformă în muncă mecanică. Materialele active au caracteristici radical diferite de materialele tradiționale, precum plasticul, metalul sau fluidele de tip apă sau ulei. Înzestrarea unității fundamentale a unui material cu capacitatea de a consuma energie, de a exercita o forță sau de a se mișca poate elibera constrângerile mecanicii statistice de echilibru. Rezultatul poate fi un material care are proprietăți de automotilitate, autovindecare.
Materia activă poate fi proiectată pentru a combate această tendință. Spre exemplu, o minge de cauciuc învelită într-un strat de nano-roboți, unde roboții ar putea fi programați pentru a își modifica forma existentă într-o altă formă, predeterminată în cod.
Acest tip de materie activă ar putea schimba modul în care roboții sunt construiți. Mai exact, în viitor, roboții ar putea sa nu aibă nevoie să fie controlați dintr-un centru de operare central, ci cu ajutorul și prin fiecare unitate nano individuală, care ar putea să coordoneze mișcarea și funcționarea mașinăriei. Acest lucru este asemănător cu funcționarea țesuturilor noastre biologice, cum ar fi fibrele din mușchiul cardiac.
Acest concept ar putea fi folosit și pentru adaptarea dimensiunii și formei capsulelor de administrare a medicamentelor, prin acoperirea suprafeței nanoparticulelor cu un material reactiv și activare de către roboți încorporați în acestea.
Lucrările asupra materiei active contestă ipoteza clasică conform căreia costul energetic al suprafeței unui lichid sau a unui solid moale trebuie să fie întotdeauna pozitiv, deoarece o anumită cantitate de energie este mereu necesară pentru a crea o suprafață.
Dr. Jack Binysh, primul autor al studiului, a declarat: “Materia activă ne face să privim regulile familiare ale naturii – reguli precum faptul că tensiunea superficială trebuie să fie pozitivă – într-o lumină nouă. Să vedem ce se întâmplă dacă încălcăm aceste reguli și cum putem valorifica rezultatele este un loc interesant pentru a face cercetare”.
Autorul corespondent, Dr. Anton Souslov, a adăugat: “Acest studiu este o dovadă importantă a conceptului și are multe implicații utile. Tehnologia viitoare ar putea produce roboți mai maleabili care sunt mai eficienți la ridicarea și manipularea materialelor delicate.”
Pentru acest studiu, cercetătorii au dezvoltat o teorie și simulări care au descris un solid moale 3D a cărui suprafață suferă stres activ. Ei au descoperit că aceste tensiuni active dilată suprafața materialului, luând totodată și solidul de dedesubt și provocând o schimbare la nivel global a formei. Cercetătorii au descoperit că forma nou adoptată de solid poate fi modificată prin alterarea proprietăților elastice ale materialului.
Roboții care își schimbă forma, mai flexibili și mai capabili ar putea fi o realitate a viitorului nu foarte îndepărtat. Aceștia ar putea dobândi aptitudini mai umane, fiind din ce în ce mai capabili să intre în contact cu elemente mai fragile, precum un ou, un pui de animal. Cercetarea aceasta aduce capacitățile robotice mai aproape de cele umane cu pași repezi.
Articol de Victoria Nănău
