У него нет моторов и шестеренок, но он может менять форму, двигаться и даже выполнять команды под действием магнитного поля.

Результаты опубликованы в издании Nature.

Это гибрид материала и робота, управляемый дистанционно, — объясняет Глаусио Паулино, руководитель исследования.

Вдохновением послужило оригами. Ученые соединили пластик с магнитными композитами, получив так называемый метаматериал — структуру, чьи свойства зависят не от химического состава, а от конструкции. Под воздействием магнита он:

• сжимается и растягивается,
• изгибается в разных направлениях,
• двигается без механических деталей.

Команда назвала изобретение «метаботом». Его основа — модульные ячейки-близнецы, которые зеркально повторяют друг друга. Благодаря этому даже слабое магнитное поле вызывает сложные движения: скручивание, сжатие, волнообразные деформации.

Электромагнитные поля одновременно передают и энергию, и сигнал. Каждое действие просто, но вместе они создают нечто удивительное, — говорит Минцзе Чен, соавтор работы.

Эксперты в восторге. Профессор MIT Сюаньхэ Чжао называет технологию прорывом в конструировании материалов, а итальянский ученый Давиде Бигони видит в ней потенциал для медицины, космоса и энергетики.

Уже есть прототипы:

• Микроробот размером с человеческий волос (100 микрон) — в будущем сможет доставлять лекарства точно в цель или помогать хирургам.
• Терморегулятор, который переключается между поглощением и отражением света, меняя температуру с 27°C до 70°C за секунды.

Секрет — в геометрии. Материал состоит из трубок, которые при скручивании сжимаются, а при сжатии — скручиваются. Если соединить две такие трубки основаниями, получится цилиндр, где один конец реагирует на скручивание влево, а другой — вправо. Магнитное поле управляет каждым сегментом отдельно, создавая сложные движения.

Но самое интересное — асимметрия. Обычно, если скрутить резиновый стержень в одну сторону, а потом в другую, он вернется в исходное состояние. Здесь же при обратной последовательности действий материал не раскрывается, а складывается еще сильнее.

Это имитирует гистерезис — эффект, когда система «помнит» предыдущие воздействия. Такое поведение встречается в экономике, физике, инженерии, и теперь его можно изучать на реальных моделях.

В перспективе — материалы, работающие как компьютерные логические схемы, но без электроники. «Мы получили инструмент для моделирования сложных систем», — говорит Паулино.

Новая технология примечательна тем, что:

• Ломает стереотипы о разделении робототехники и материаловедения. Больше не нужны провода, сервоприводы или сложная механика — достаточно структуры с правильной геометрией и внешнего поля.
• Открывает путь к миниатюризации. Микророботы для медицины, которые не требуют встроенных источников энергии, — реальность ближайшего десятилетия.
• Решает проблему энергопотребления. Терморегулятор, меняющий свойства под солнцем, — пример пассивной адаптации, полезной для строительства в жарком климате.
• Дает новый инструмент ученым. Физики смогут изучать гистерезис и нелинейные системы не в симуляциях, а на реальных объектах.

Ранее ученые разработали робота-официанта.