„Terminator“ in echt: Roboter verflüssigt und verfestigt sich, um aus Zelle zu entkommen
Dieser Roboter verflüssigt sich, um aus einer Zelle zu entkommen. Danach verfestigt er sich wieder. Die Szene ist eine Hommage an Terminator 2. (Screenshot: Wang et al./ t3n.de)
Wissenschaftler:innen haben einen Roboter entwickelt, der sich von einer festen in eine flüssige Form und wieder zurückverwandeln kann. Das erinnert an den synthetischen Gestaltwandler aus dem Film „Terminator 2“.
Doch die Kampfmaschine, die aus ihrem Material beliebige Waffen verfestigen konnte, stand nicht Pate für das Gerät. Vielmehr sei die Seegurke das Vorbild für die Entwicklung gewesen, erklärten die Wissenschaftler:innen im Fachmagazin Matter.
Magnetoaktives Material wechselt Phasen schnell und präzise
Grundlage des Miniaturroboters ist eine neue Klasse magnetoaktiver Phasenübergangsmaterialien (MPTM) aus magnetischen Neodym-Eisen-Bor-Mikropartikeln. Sie sind in flüssiges Gallium eingebettet, das Metall hat einen sehr niedrigen Schmelzpunkt. Er liegt bei 29,8 Grad Celsius.
Die magnetischen Partikel ermöglichen es, den Roboter zu erwärmen und zu verflüssigen. Auf der anderen Seite kann er sich mit ihrer Hilfe bewegen. Der Studie nach weist das Material eine Kombination aus „mechanischer Festigkeit, hoher Belastbarkeit, schneller Fortbewegung, hervorragender Steuerbarkeit und robuster morphologischer Anpassungsfähigkeit“ auf.
Roboter springt, klettert und fügt sich wieder zusammen
Sein Material wird „extrem flüssig“, bestätigt die Maschinenbauingenieurin Carmel Majidi von der Carnegie Mellon University. Über Magnetsteuerung konnte der Roboter über Gräben springen, Wände hinaufklettern und sich aufteilen, um andere Objekte zu bewegen, und sich anschließend wieder zusammenfügen.
Das Highlight ist jedoch das „Video S2“, in der sich ein Roboter in Lego-Männchen-Form in einer Miniatur-Gefängniszelle verflüssigt, zwischen den Stäben hindurchfließt und sich vor der Zelle wieder zurückformt. Das Experiment geht auf eine Szene in „Terminator 2“ zurück.
Einsatz im medizinischen Bereich
Der Leiter des Teams, Chengfeng Pan von der Universität Hongkong, erklärte: „Jetzt setzen wir dieses Materialsystem in der Praxis ein, um einige sehr spezifische medizinische und technische Probleme zu lösen.“ Anwendungsbereiche sehen er und seine Kolleg:innen bei intelligenten Lötmaschinen, Universalschrauben an unzugänglichen Stellen und im medizinischen Bereich.
So hat die Gruppe das Material an einem Modellmagen getestet: Sie schafften es, dass der Roboter Fremdkörper entfernte und dort Medikamente verabreichte. „Künftige Arbeiten sollten weiter untersuchen, wie diese Roboter in einem biomedizinischen Kontext eingesetzt werden könnten“, sagte Majidi.
Formwandelnde Roboter könnten in der Medizin eingesetzt werden – etwa im Magen. (Quelle: Wang et al.)
Reparaturmaterial hilft, wo Menschen nicht herankommen
Präsentationen zeigten den Einsatz als „intelligentes“ Lötzinn, das zu beschädigten Schaltkreisen navigierte und sich dort verflüssigte, um eine Schadstelle auszubessern. Das Material kann Strom leiten. Außerdem können MPTM als Befestigungsmittel dienen, um etwa die Funktion einer Schraube oder einer Niete an Stellen zu übernehmen, an die ein Mensch (oder sein Werkzeug) nicht herankommt. Die Forscher:innen wollen noch weitere Anwendungsfälle prüfen.
