Robot "chất lỏng" thần kỳ có thể tự phân rã và tái tạo trở lại kích thước ban đầu

Tự phân rã và tự tái hợp, loại robot tưởng như chỉ có trong sản phẩm viễn tưởng đã thực sự xuất hiện ngoài đời thực.

Trong y học, các nhà nghiên cứu đã nhận ra điểm thiếu vẹn toàn trong phương pháp dùng thuốc nằm ở việc thuốc không cung cấp hiệu quả tới một số tế bào nhỏ nằm ở những khu vực đặc biệt trong cơ thể. Họ đã từng mong muốn có một công cụ, một dạng robot có khả năng di chuyển bên trong cơ thể người để cung cấp thuốc tới chính xác các tế bào cần thiết.

Nhưng cũng bởi các vùng khác nhau trong cơ thể người không có kích thước đồng nhất, nên luôn có khả năng robot sẽ bị mắc kẹt trong lối đi do không gian quá hẹp hoặc gặp chướng ngại vật. Trong trường hợp đó, robot sẽ không thực hiện được khả năng phân phối thuốc hoặc thậm chí giải phóng thuốc ở nơi không được phép, gây ra các biến chứng nguy hiểm cho bệnh nhân.

Loại robot thần kỳ

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu một loại robot chất lỏng vừa có khả năng tự phân rã bản thân thành các đơn vị nhỏ hơn để đi qua các không gian hẹp bên trong cơ thể con người, vừa có khả năng tự lắp ráp lại như ban đầu khi lối đi đủ rộng?

Robot này sẽ không bao giờ bị mắc kẹt, và thật ngạc nhiên, một nhóm các nhà nghiên cứu đã chế tạo thành công một cỗ máy mềm dẻo độc đáo như vậy.

Sơ đồ cấu tạo và cơ chế hoạt động của robot SMFR.

Nó được gọi là robot SMFR Ferrofluidic thu nhỏ tích hợp khả năng tự cơ cấu lại bản thân theo quy mô SMFR. Phần tiện lợi nhất là các nhà nghiên cứu có thể điều khiển chuyển động của nó bằng nam châm.

Nhóm phát triển SMFR có sự tham gia của các nhà nghiên cứu từ Đại học Soochow có trụ sở tại Đài Loan, Học viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân ở Trung Quốc và Viện nghiên cứu hệ thống thông minh Max Planck của Đức.

Loại Robot mềm của họ được chế tạo bằng cách sử dụng các giọt Ferrofluid gốc dầu, chủ yếu bao gồm các hạt nano oxit sắt được nhúng trong dầu hydrocacbon. Giống như một miếng sắt rắn, Ferrofluid cũng phản ứng với nam châm và từ trường.

Vì Ferrofluid dễ điều khiển và có tính linh hoạt cao với chuyển động nhanh, chúng thường được các nhà khoa học ưa thích để sản xuất các loại robot mềm có khả năng tự thay đổi hình dạng. Năm 2015, một nhóm các nhà nghiên cứu ở Hàn Quốc đã tạo ra các robot mềm Ferrofluid có khả năng bắt chước chuyển động của amip. Một nhóm các nhà nghiên cứu khác từ Đại học Bang Arizona đã phát triển một robot thay đổi hình dạng thu nhỏ vào năm 2021 cũng bằng cách sử dụng Ferrofluid.

Một loại robot dạng mềm từng được phát minh trước SMFR.

Vào tháng 3 năm nay, các nhà khoa học tại Đại học Hồng Kông Trung Quốc (CUHK) đã đưa ra một robot kỳ lạ được làm hoàn toàn từ chất nhờn từ tính có chứa hàn the, chất tẩy rửa và nam châm. Theo những người tạo ra nó, robot Ferrofluidic này rất tuyệt vời trong việc điều hướng qua các không gian nhỏ, theo những người sáng tạo ra nó. Tuy vậy, loại robot với khả năng tự phân rã thành các đơn vị nhỏ như phát minh của nhóm SMFR thực sự là một bước tiến trong giới.

Bí mật của robot chất lỏng

Các hạt Ferrofluid tạo nên một robot lỏng như SFMR được liên kết lỏng lẻo với nhau. Kết nối lỏng lẻo này cho phép robot di chuyển dễ dàng qua các đoạn hẹp, điều chỉnh hình dạng, thậm chí tách ra dưới tác động của từ trường. Từ bên ngoài cơ thể con người, những người điều khiển có thể dễ dàng ra lệnh phân rã và tái hợp cho robot chỉ bằng các thao tác tăng hoặc giảm luồng từ trường.

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã chứng minh những khả năng này của SFMR bằng cách thử nghiệm nó bên trong một mê cung.

Các giọt dầu Ferrofluidic, tuy ở dạng lỏng nhưng lại mang trong chúng đặc tính của sắt, là chất liệu dùng để chế tạo robot .

Mê cung bao gồm những đoạn đường chằng chịt và phức tạp, những khúc cua khó và những chướng ngại vật. Tuy nhiên, cuối cùng robot cũng vượt qua mê cung bằng cách thay đổi hình dạng, thu nhỏ, kéo dài, phân rã và tái hợp lại theo các yêu cầu khác nhau trên đường đi. Sử dụng nhiều luồng từ trường, các nhà nghiên cứu có thể chia SFMR thành số lượng đơn vị mong muốn, tập hợp chúng lại một lần nữa khi được yêu cầu và dễ dàng kiểm soát tất cả các chức năng khác của nó.

• Các nhà nghiên cứu tin rằng SFMR thể hiện sự kết hợp độc đáo của các khả năng như biến dạng dễ dàng, cấu hình lại quy mô dễ dàng và chuyển động nhanh. Những phẩm chất như vậy có thể biến loại robot này thành một công nghệ tuyệt vời cho các lĩnh vực liên quan đến y sinh và lắp ráp vi mô.