Forschungsteam entwickelt Roboter, der schmelzen kann, um aus einem Käfig zu entkommen

Ein neues Material kann schnell seine Form ändern kann. Besonders beeindruckend ist ein kleiner Roboter – doch die Anwendungsfälle sind vielfältig.

Pittsburgh/Hongkong – Ein Forschungsteam aus China und den USA hat Miniatur-Roboter entwickelt, die schnell ihre Form ändern können, indem sie zwischen einem festen und flüssigen Zustand hin- und herwechseln. Die Roboter sind außerdem magnetisch und können Strom leiten. Für ihre Studie, die im Fachjournal Matter veröffentlicht wurde, haben die Forschenden in zahlreichen Videos dokumentiert, was die kleinen Roboter können.

Die Videos sind faszinierend – allen voran das Video des kleinen Roboters in Form und Größe einer Legofigur, der aus einem Käfig „entkommt“, indem er schmilzt und sich auf der anderen Seite der Gitterstäbe wieder regeneriert. Der Roboter erinnert an den T-1000 im Film „Terminator 2“, der sich ebenfalls verflüssigte, um Hindernisse zu überwinden. Doch die Inspiration der Forschenden stammt nicht aus Hollywood, sondern aus den Tiefen des Meeres: Einige Seegurken besitzen ein sogenanntes mutables Bindegewebe – ihr Körper kann fest sein, jedoch auch fast flüssig werden.

„Wenn man Robotern die Fähigkeit verleiht, zwischen flüssigem und festem Zustand zu wechseln, erhalten sie mehr Funktionalität“, erklärt der Studienleiter Chengfeng Pan, ein Ingenieur an der Chinese University of Hongkong. Bisher ist es so, dass gängige Roboter hart und steif sind. „Weiche“ Roboter haben dagegen das Problem, dass sie zwar flexibel, aber auch schwach sind und ihre Bewegungen nur schwer zu kontrollieren sind.

Um die Roboter herzustellen, schuf das Forschungsteam ein neues Material, indem sie magnetische Partikel in Gallium einbetteten. Das Material ist dafür bekannt, dass es mit 29,8 Grad Celsius einen sehr niedrigen Schmelzpunkt hat. „Die magnetischen Partikel haben zwei Aufgaben“, erklärt die Studienautorin Carmel Majidi von der Carnegie Mellon University in Pittsburgh. „Die eine ist, dass sie das Material für ein magnetisches Wechselfeld empfänglich machen, sodass man durch Induktion das Material aufheizen und den Phasenwechsel herbeiführen kann.“ Die magnetischen Partikel verleihen den Robotern der Forscherin zufolge aber auch Mobilität und die Fähigkeit, sich in Reaktion auf das Magnetfeld zu bewegen.

Bisher existierende formverändernde Materialien benötigen externe Hitzequellen wie Heißluftgebläse oder elektrischen Strom, um die Transformation vom festen in den flüssigen Zustand einzuleiten. Das neu entwickelte Material wird dagegen durch magnetische Wechselfelder auf 35 Grad Celsius erhitzt – innerhalb von einer Minute und 20 Sekunden schmilzt beispielsweise die Legofigur und wird anschließend mithilfe von Magneten durch die Gitterstäbe gelenkt. Im Vergleich zu anderen Materialien sei das neue Material in der flüssigen Phase sehr flüssig, während andere eher zähflüssig seien, heißt es in einer Mitteilung zur Studie.