Kim loại này tan chảy ở 37 độ và tái tạo lại nhờ từ trường

Hẳn những ai đã từng xem Kẻ Hủy Diệt 2 đều sẽ biết nhân vật T-1000 do diễn viên Robert Patrick thủ vai được chế tạo từ kim loại lỏng. Nhờ đó, kẻ hủy diệt này có thể biến hình hay giả dạng thành bất cứ ai, súng đạn không ảnh hưởng đến hắn cũng như hắn có thể hồi phục vết thương nhanh chóng.

Giờ đây chúng ta sẽ không còn phải chứng kiến điều đó trên màn ảnh nữa. Một thí nghiệm mới đây đã cho thấy những mô hình thu nhỏ của kim loại này có thể chuyển từ chất rắn sang chất lỏng và ngược lại. Mục đích để đưa nó vào không gian nhỏ và thực hiện các nhiệm vụ như hàn bảng mạch, các nhà nghiên cứu báo cáo ngày 25 tháng 1 trên tạp chí Matter.

Vậy chúng được tạo ra như thế nào, điều khiển như thế nào?

Việc kim loại này có thể chuyển từ dạng rắn sang lỏng được điều khiển từ xa bằng từ trường. Đó là kim loại Gali, các nhà nghiên cứu nhúng kim loại này với các hạt từ tính để định hướng chuyển động của kim loại bằng nam châm.

Nhờ vậy mà các nhà nghiên cứu có thể sử dụng kim loại này để phát triển những rô-bốt mềm, linh hoạt, có thể luồn lách qua những lối đi hẹp và được hướng dẫn từ bên ngoài.

Các nhà khoa học đã phát triển robot mềm điều khiển bằng từ tính trong nhiều năm. Hầu hết các vật liệu hiện có cho các robot này đều được làm bằng vật liệu co giãn nhưng vẫn còn khá rắn, không thể đi qua những không gian hẹp. Hoặc chất lỏng từ tính, là chất lỏng nhưng không thể mang vật nặng.

Trong nghiên cứu mới này, các nhà nghiên cứu đã kết hợp cả hai cách sau khi lấy nguồn cảm hứng từ thiên nhiên. Chẳng hạn, hải sâm “có thể thay đổi độ cứng của chúng rất nhanh chóng và có thể đảo ngược trở lại” kỹ sư cơ khí Carmel Majidi của Đại học Carnegie Mellon ở Pittsburgh cho biết. “Thách thức đối với chúng tôi với tư cách là các kỹ sư là làm điều tương tự với những vật liệu mềm.”.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã chuyển sang sử dụng gali, một loại kim loại nóng chảy dễ dàng ở khoảng 30°C - cao hơn nhiệt độ phòng một chút. Thay vì kết nối lò sưởi với một đoạn kim loại để thay đổi trạng thái của nó, các nhà nghiên cứu đặt nó vào một từ trường có tốc độ thay đổi nhanh chóng để hóa lỏng nó. Từ trường xoay chiều tạo ra dòng điện bên trong gali, khiến nó nóng lên và tan chảy. Vật liệu đông đặc lại khi để nguội với nhiệt độ phòng.

Vì các hạt từ tính được rắc khắp gali nên một nam châm vĩnh cửu có thể kéo nó đi xung quanh. Ở thể rắn, nam châm có thể di chuyển vật chất với tốc độ khoảng 1,5 mét/giây. Khối kim loại Gali được nâng cấp cũng có thể mang trọng lượng gấp khoảng 10.000 lần.

Nam châm ở bên ngoài vẫn có thể điều khiển dạng chất lỏng, làm cho nó giãn ra, tách ra và rồi lại hợp nhất. Nhưng việc kiểm soát chuyển động của chất lỏng thì sẽ khó khăn hơn, bởi vì các hạt trong gali có thể xoay tự do và có các cực từ không thẳng hàng do quá trình nóng chảy. Dựa vào các hướng khác nhau của chúng, các hạt di chuyển theo các hướng khác nhau để phản ứng với nam châm.

Majidi và các đồng nghiệp của anh đã tiến hành thử nghiệm trên những mô hình thu nhỏ. Trong một thí nghiệm dựa theo bộ phim Kẻ hủy diệt 2, một khối kim loại hình người đồ chơi lego đã trốn thoát khỏi phòng giam bằng cách tan chảy qua các song sắt và đông đặc lại ở dạng ban đầu bằng cách đặt một khuôn hình người lego này ngay bên ngoài song sắt.

Trong một thí nghiệm mang tính thực tế hơn, gali đã lấy một hạt nhựa nhỏ ra khỏi dạ dày mẫu bằng cách làm tan chảy nó để nó quấn quanh hạt nhựa trước khi thoát ra khỏi dạ dày. Thế nhưng bản thân gali sẽ biến thành chất nhờn bên trong cơ thể người thật, vì kim loại này sẽ biến thành chất lỏng ở nhiệt độ cơ thể - khoảng 37° C.

Một số kim loại khác, chẳng hạn như bismuth và thiếc, sẽ được trộn thêm vào gali trong các ứng dụng y sinh để nâng cao điểm nóng chảy của vật liệu, các nhà thí nghiệm cho biết. Trong một thí nghiệm khác, vật liệu hóa lỏng và được làm cứng lại để hàn một bảng mạch.