Robot che passano dallo stato solido allo stato liquido e viceversa potrebbero diventare realtà

In un film di fantascienza ormai diventato iconico, Terminator 2, si vede un robot, il malvagio androide T-1000, passare dallo stato solido a quello liquido e viceversa.

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Hong Kong afferma di aver realizzato qualcosa di molto simile: in video pubblicato a sostegno della ricerca consultabile in queste pagine si vede un “omino” che dapprima “si scioglie” passando dallo stato solido a quello liquido, riesce ad evadere dalla gabbia per poi ricomporsi nella fase finale libero da ogni catena.

Diciamo subito che il video risulta “montato”: il materiale non ha memoria delle sue fattezze iniziali e si ricompone in forma solida senza però presentarsi come l’omino di partenza. Nel video l’omino che riappare nelle ultime fasi della sequenza è stato infatti ricomposto manualmente. Ciò premesso, il lavoro degli scienziati asiatici è di grande valore.

Gli accademici hanno utilizzato un materiale MPTM (Magnetoactive phase transitional matter) che può passare da uno stato liquido allo stato solido in risposta all’applicazione di un campo magnetico esterno. In base all’intensità e alla direzione del campo magnetico il materiale può cambiare la sua fase ovvero la sua struttura a livello molecolare.
Il meccanismo in base al quale avviene questa transizione può variare a seconda del tipo di MPTM usato ma il passaggio da uno stato all’altro avviene in modo graduale e reversibile: si può insomma tornare allo stato iniziale in base alle condizioni del campo magnetico.
Queste proprietà possono essere utilizzate in molteplici campi applicativi: nei dispositivi di memoria, nei sensori, nei dispositivi di raffreddamento termico e così via.

Nel loro studio i ricercatori di Hong Kong hanno proposto la realizzazione di “oggetti” fatti di microparticelle ferromagnetiche di neodimio-ferro-boro (NdFeB): la solidificazione è dovuta all’allineamento dei momenti magnetici delle particelle nella direzione del campo magnetico che porta a una diminuzione della mobilità delle particelle con conseguente formazione di una struttura simile a quella solida (peraltro caratterizzata da un’eccellente resistenza meccanica). Nella sua forma solida il materiale può sostenere oggetti fino a 30 volte la sua massa.
Viceversa, il passaggio allo stato liquido avviene attraverso il riscaldamento induttivo mediante l’applicazione di un campo magnetico alternato (AMF) e il raffreddamento ambiente a temperatura ambiente.

La magnetizzazione stabile delle microparticelle ha permesso di sfruttare il materiale per compiere movimenti veloci e versatili (salti, rotazioni,…). In fase liquida, il materiale è fluido e le microparticelle magnetiche sono in grado di ruotare e riorientare la loro polarità magnetica per ottenere adattamenti morfologici: si possono così ingenerare allungamenti, suddivisioni e fusioni.

A cosa può servire tutto questo? Gli studiosi spiegano che i materiali MPTM, così come utilizzati nella ricerca, potrebbero essere sfruttati per creare macchine per saldatura intelligenti che manipolano e fondono componenti elettronici per l’assemblaggio e la riparazione dei circuiti, per assemblare parti in uno spazio confinato, in ambito medico per rimuovere dallo stomaco un oggetto estraneo o per rilasciare farmaci al bisogno.

Concentriamoci su due degli “scenari” descritti: immaginate una pillola solida MPTM che viene ingerita. Una volta raggiunto lo stomaco o un’altra “zona bersaglio” potrebbe trasformarsi in un liquido utile a circondare il corpo estraneo. Attraverso il processo di solidificazione l’oggetto potrebbe quindi essere naturalmente espulso attraverso il sistema digestivo.
Immaginate anche una macchina dalla quale si sia distaccata una vita in una zona molto difficile da raggiungere e senza possibilità di movimento con gli strumenti di riparazione convenzionali: il materiale MPTM potrebbe essere utilizzato per raggiungere l’area d’intervento sotto forma di liquido. Tornando allo stato solido, potrebbe essere utilizzato per ripristinare la vite in posizione.