MIT phát triển vật liệu thay đổi hình dạng cho robot

17/07/14, 17:17 Công nghệ

Các nhà khoa học tại viện công nghệ Massachusetts (MIT) vừa phát triển thành công một loại vật liệu thay đổi hình dạng có độ mềm hay cứng một cách linh hoạt tương ứng với các nhiệt độ khác nhau.

Theo đó, loại vật liệu thay đổi hình dạng này sẽ mềm, dẻo khi gặp nhiệt độ cao và nhanh chóng cứng lại khi được làm mát. Thành tựu trên hứa hẹn có thể được sử dụng để chế tạo “robot dẻo” với cơ bắp linh hoạt, có thể thay đổi hình dạng nhằm thực hiện nhiệm vụ trong các địa hình chật hẹp, khó khăn,… hay thực tế hơn, có thể được dùng để chế tạo cơ quan nhân tạo cấy ghép vào cơ thể người.

Theo Anette Hosoi, giáo sư kỹ thuật cơ khí tại MIT thì loại vật liệu mới lấy cảm hứng từ một khả năng thần kỳ của loài bạch tuộc: có thể thay đổi độ cứng/mềm của những chiếc vòi tùy thuộc vào các hoàn cảnh khác nhau. Tuy nhiên, do đây sẽ là một loại vật liệu được dùng để chế tạo robot nên nó phải đảm bảo độ cứng trong điều kiện bình thường, đồng thời khi cần thiết thì sẽ dễ dàng thay đổi hình dạng một cách linh hoạt. Nói cách khác, thách thức đặt ra là loại vật liệu mới phải thay đổi được hình dạng mà không cần tác động của ngoại lực.

Giải pháp được các nhà nghiên cứu chọn chính là tạo nên một loại vật liệu từ hỗn hợp sáp và bọt cho phép nó có khả năng chuyển đổi giữa các trạng thái cứng hoặc mềm tùy theo nhu cầu. Theo đó, Hosoi và các đồng nghiệp của cô chỉ đơn giản là đặt một mạng lưới bọt polyurethane (loại nhựa tổng hợp dùng để chế tạo sơn) vào trong một bể chứa sáp nóng chảy. Đồng thời, một hệ thống dây dẫn điện sẽ được tích hợp bên trong để làm nóng lưới bọt polyurethane nhằm kiểm soát nhiệt độ của khối vật liệu. Khi dòng điện chạy qua dây dẫn, nhiệt độ tăng lên và khối vật liệu sẽ mềm ra. Ngược lại, khi ngắt điện, khối vật liệu sẽ mát đi và trở về trạng thái cứng ban đầu.

Theo giáo sư Hosoi, có thể phủ nhiều lớp nguyên liệu hàn lên mạng lưới bọt polyurethane thay cho lớp sáp để gia cố cấu trúc trên nhằm tạo ra một loại vật liệu bền hơn nhưng vẫn đảm bảo được đặc tính thay đổi hình dạng linh hoạt. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng đang phát triển một loại vật liệu khác có thể biến đổi hình dạng tùy thuộc vào từ trường để thay thế việc sử dụng dòng điện như hiện tại.

Nghiên cứu trên đã được công bố trên tạp chí Kỹ thuật vật liệu cao phân tử số ra tháng 6 vừa qua. Đây là thành công đầu tiên trong chương trình ChemBots do MIT và cơ quan các dự án phòng thủ tiên tiến (DARPA) phối hợp thực hiện với sứ mạng tìm kiếm loại vật liệu mới nhằm chế tạo các thế hệ “robot dẻo” có khả năng tự thay đổi hình dạng tương tự như loài bạch tuộc,… Ngoài ra, loại vật liệu mới còn có thể được sử dụng để chế tạo các cơ quan nhân tạo cấy ghép bên trong cơ thể con người trong tương lai.