Инженеры разрабатывают жидкометаллические конструкции, идеально подходящие для «Терминаторов»
Насколько нам известно, роботы из жидкого металла, из будущего еще не появились. Но новое исследование сплавов и решетчатых материалов показывает, как формы жидкого металла могут быть деформированы и преобразованы с помощью тепла.
Исследователи разработали метод обертывания сплава Филда — смеси висмута, индия и олова — в решетку или оболочку из резиноподобных эластомеров, которая придает жидкому металлу некоторые дополнительные свойства.
В частности, комбинация жидкого металла и эластомерной решетки может деформироваться после нагревания, а затем восстанавливать свою первоначальную форму после повторного нагревания во второй раз: не совсем робот, поднимающийся из лавы, но идея такая же.
«Мы потратили более полугода на разработку этого производственного процесса, потому что этот новый материал решетки очень трудно обрабатывать», — говорит инженер-механик Пу Чжан из Университета Бингемтона. «Нам нужно найти лучшие материалы и параметры обработки.
«Без оболочки процесс не сработает, потому что жидкий металл улетучится. Каркас оболочки контролирует общую форму и целостность, поэтому сам жидкий металл может быть ограничен в ею».
Сплав Филда имеет относительно низкую температуру плавления, равную 62 градусам Цельсия, и используется различными способами — например, в качестве ядерного теплоносителя. Он может «запомнить» свою первоначальную форму с помощью полимерной оболочки.
Оболочка изготовлена с использованием тщательно откалиброванного гибридного производственного процесса, включающего 3D-печать, вакуумное литье и конформное покрытие (которое защищает от влаги, пыли, химических веществ и экстремальных температур).
Эта способность оболочки восстанавливать свою первоначальную форму — заставляя жидкий металл изменяться вместе с ней — потенциально может быть развернута в ряде областей, от робототехники до космических путешествий.
«Космический корабль, при посадке на Луну или Марс или Землю поглощает энергию и деформируется», — говорит Чжан. «Обычно инженеры используют алюминий или сталь для изготовления подушечных конструкций — вы можете использовать его только один раз».
«Используя нашу разработку, вы можете деформировать металлы, но затем нагревать их позже, чтобы восстановить изначальную форму. Вы можете использовать их снова и снова».
Команда создала несколько прототипов, восстанавливающих форму, чтобы проверить новую структуру, включая буквы, сферы, полотна и сотовые конструкции. Лучшей из этих связок была рука из жидкого металла, которую можно было изменить при нагревании и затем вернуть обратно в исходное состояние после повторного нагревания.
Любая ситуация, когда прочный и жесткий объект нужно сделать более компактным, а затем снова восстановить, является возможным вариантом использования того, что является первой в мире жидкометаллической решеткой.
Продолжается работа над проектом по улучшению структуры и используемых материалов покрытия, и конечной целью исследователей является использование их результатов для создания жидкометаллического робота.
«Если честно, я никогда не смотрел «Терминатор»!» говорит Чжан.
Исследование было опубликовано в разделе Additive Manufacturing.
Источники: Фото: (Pu Zhang)
