Magnetyczne metamateriały z Rice University: robotyka bez kabli i baterii
Zespół naukowców z Rice University w Houston, pod kierownictwem adiunkta Yong Lin Konga, opracował innowacyjne, wielostabilne metamateriały reagujące na pole magnetyczne. Wyniki badań, których pierwszym autorem jest Taylor E. Greenwood, opublikowano 16 lipca 2025 roku w czasopiśmie „Science Advances”. Badacze stworzyli kompozyt składający się z elastomeru silikonowego Dragon Skin 30 oraz mikrocząsteczek neodymowo-żelazowo-borowych (NdFeB). Materiał ten, wytwarzany poprzez odlewanie w formach drukowanych 3D, pozwala na konstruowanie miękkich struktur zdolnych do zmiany kształtu w czasie krótszym niż 0,15 sekundy. W projekcie uczestniczyli również specjaliści z University of Utah, a prace wspierały m.in. Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH) oraz Biuro Badań Marynarki Wojennej (ONR).
Kluczem do działania wynalazku jest specyficzna, bistabilna geometria komórek elementarnych. Składają się one z nachylonych belek o długości 6,4 mm oraz trapezoidalnych segmentów podporowych, które tworzą bariery energetyczne. Dzięki nim materiał może trwale przebywać w jednym z dwóch stanów – otwartym lub zamkniętym – bez konieczności ciągłego dopływu energii z zewnątrz. Aktywacja następuje pod wpływem nierównomiernego pola magnetycznego, które indukuje siły i momenty obrotowe wewnątrz struktury, przełączając mikroukłady między stanami. Odwrócenie polaryzacji pola powoduje powrót do pierwotnej konfiguracji. Metamateriał wykazuje przy tym wysoką wytrzymałość: cylindryczna struktura o wysokości niespełna 55 mm potrafi utrzymać ciężar przekraczający jej własną masę blisko czternastokrotnie i wytrzymuje uderzenie o energii 87 kN.
Zastosowanie całkowicie miękkich komponentów rozwiązuje jeden z największych problemów współczesnej robotyki medycznej – konieczność używania sztywnych sterowników, które wewnątrz organizmu mogą powodować urazy, takie jak perforacje czy wrzody. Opracowane na Rice University struktury mogą służyć jako bezprzewodowe pompy perystaltyczne, zdolne do tłoczenia płynów pod ciśnieniem do 18,5 kPa (odpowiednik 189 cm słupa wody). Materiał zachowuje pełną funkcjonalność w szerokim zakresie temperatur (od -20°C do 100°C) oraz po długotrwałym kontakcie z płynem żołądkowym. Dzięki możliwości zdalnej rekonfiguracji, inteligentne metamateriały znajdą zastosowanie w precyzyjnym dawkownictwie leków, małoinwazyjnej chirurgii oraz w budowie lekkich robotów operujących w trudnodostępnych przestrzeniach.
Źródło: https://www.facebook.com/businessdorllc/posts/researchers-have-developed-new-metamaterials-that-can-learn-shapes-adapt-their-b/952750960837405
