Scoperto nuovo materiale che cambierà il mondo | Somiglia molto al liquido di Terminator

In Terminator 2 del 1991, il cult di fantascienza diretto da James Cameron, vediamo il T-800, l’iconico robot assassino interpretato da Arnold Schwarzenegger, affrontare un nuovo modello di Terminator: l’ultima generazione di queste macchine mortali.

Il nuovo Terminator, interpretato da Robert Patrick, si rivela un avversario temibile e impossibile da distruggere, soprattutto a causa del suo corpo composto da una sorta di metallo liquido: reso con effetti speciali che, all’epoca dell’uscita del film, rappresentavano con spettacolarità l’avanguardia e il futuro della CGI.

Passare da uno stato della materia all’altro: ora è possibile

Trent’anni dopo il film di Cameron, grazie ai ricercatori, ancora una volta la fantascienza diventa “soltanto” scienza: non più un affascinante racconto ma una strabiliante realtà. In una nuova pubblicazione sulla rivista Matter, un team di ricercatori della Carnegie Mellon University ha mostrato un minuscolo robot, simile a un Lego, in grado di passare da uno stato della materia all’altro, utilizzando semplicemente la potenza dei magneti.

Ispirandosi ai cetrioli marini, gli ingegneri hanno progettato dei robot in miniatura che passano rapidamente e reversibilmente dallo stato liquido a quello solido. Oltre a essere in grado di mutare forma, i robot sono magnetici e possono condurre elettricità. Nello studio pubblicato il 25 gennaio sulla rivista Matter, i ricercatori hanno sottoposto i robot a un percorso a ostacoli con prove di mobilità e mutamento di forma.

Il robot del futuro, da liquido a solido e viceversa

Mentre i robot tradizionali sono duri e rigidi, i robot “morbidi” hanno il problema opposto: sono flessibili ma deboli e i loro movimenti sono difficili da controllare. Chengfeng Pan, ingegnere dell’Università cinese di Hong Kong che ha guidato lo studio, ha spiegato: “Dare ai robot la capacità di passare dallo stato liquido a quello solido conferisce loro maggiori funzionalità“.

I precedenti tentativi di creare macchine di questo tipo hanno utilizzato polimeri a cambiamento di fase, incorporati con microparticelle magnetiche. Questi polimeri venivano sciolti da fonti di calore esterne, come i laser, mentre le microparticelle guidavano il cambiamento di forma nel momento in cui vengono esposte ad un campo magnetico. Secondo Pan “sono macchine solide e quasi-solide con una limitata adattabilità morfologica, oppure sono liquidi o pastosi con bassa resistenza meccanica, scarsa integrità meccanica, scarsa controllabilità e bassa velocità di locomozione”.

Il team di Pan ha cercato di superare queste sfide utilizzando un nuovo materiale che ne altera la fase, chiamato “macchina di transizione magnetoattiva in fase solida e liquida”. Si tratta di un composto di particelle magnetiche e di un metallo con un basso punto di fusione, come il gallio, che diventa liquido a soli 29,8 °C/86 °F. Questo punto potrebbe essere abbassato ulteriormente utilizzando leghe, come la miscela di gallio-indio-stagno denominata “Galinstan”, che fonde a -19 °C/-2,2 °F.

“Le particelle magnetiche hanno due ruoli”, spiega l’autor senior e ingegnere meccanico Carmel Majidi della Carnegie Mellon University: “Uno è quello di rendere il materiale reattivo a un campo magnetico alternato, in modo da poter riscaldare il materiale attraverso l’induzione e provocare il cambiamento di fase. Ma le particelle magnetiche conferiscono ai robot anche la mobilità e la capacità di muoversi in risposta al campo magnetico”.

Un materiale che potrebbe rivoluzionare il mondo?

Il nuovo materiale vanta anche una fase liquida estremamente più fluida rispetto ad altri materiali a cambiamento di fase. Prima di esplorare le potenziali applicazioni di questo nuovo materiale, il team ne ha testato la mobilità e la resistenza in diversi contesti. Con l’aiuto di un campo magnetico, i robot hanno saltato fossati, scalato muri e si sono persino divisi a metà per spostare in modo cooperativo altri oggetti prima di ricomporsi. Nel video pubblicato dal team, un robot a forma di persona e grande quanto un Lego, che comincia a sciogliersi attraverso una griglia.

Una volta superata la gabbia grazie alla forma liquida, il robot comincia a rimodellarsi nella sua solida forma originale, lasciandosi alle spalle la piccola prigione. “Ora stiamo spingendo questo sistema di materiali in modi più pratici per risolvere alcuni problemi medici e ingegneristici molto specifici” Sfruttando le nuove incredibili proprietà del materiale, il team ha fatto sì che due robot trasportassero e saldassero una piccola lampadina su un circuito stampato. Quando hanno raggiunto l’obiettivo, i robot hanno semplicemente fuso i bordi della lampadina per fonderla alla scheda.

L’elettricità poteva quindi passare attraverso i loro corpi di metallo liquido, permettendo alla lampadina di illuminarsi. Robot con questa capacità potrebbero sostituire una vite persa su una navicella spaziale. Come? Scorrendo fino al suo posto e poi solidificandosi. Un altro esperimento è avvenuto all’interno di uno stomaco artificiale: i ricercatori hanno applicato un’altra serie di campi magnetici per far sì che il robot si avvicinasse a un oggetto, con cui fondersi e in seguito trasportarlo fuori lo stomaco.

Li Zhang, dell’Università cinese di Hong Kong, ha dichiarato che questi robot potrebbero essere utilizzati per riparazioni di emergenza in situazioni in cui le mani robotiche tradizionali e anche quelle umane sono inutilizzabili. Secondo Zhang per utilizzarli all’interno di stomaci viventi, i ricercatori dovranno prima sviluppare metodi sicuri per tracciare con precisione la posizione del robot in ogni fase della procedura, così da garantire la salute del paziente.