Metabot: Slim metamateriaal beweegt en verandert van vorm met magnetisch veld

Onderzoekers van de Princeton University hebben een innovatief metamateriaal ontwikkeld, genaamd Metabot, dat zich onder invloed van een extern magnetisch veld kan uitrekken, van vorm veranderen en voortbewegen.

Dit materiaal combineert eigenschappen van robotica en materiaalkunde en is opgebouwd uit modulaire, spiegelbeeldige eenheidscellen, een structuur die bekend staat als chiraliteit. Dankzij deze opbouw kan het materiaal op afstand worden aangestuurd en verschillende bewegingen uitvoeren. 

Voor demonstratiedoeleinden hebben de wetenschappers een cilindrische structuur gecreëerd op basis van de Japanse vouwkunst origami, bestaande uit twee tegengesteld draaiende buizen, ook wel Kresling-patronen genoemd. Door een extern magnetisch veld toe te passen, kan deze structuur uitzetten, samentrekken en in diverse richtingen bewegen. Een opmerkelijke toepassing is de mogelijkheid om draaimomenten op afstand en met precisie over te brengen. 

Daarnaast hebben de onderzoekers met behulp van laserlithografie een microscopisch kleine Metabot vervaardigd van slechts 100 micrometer, iets dikker dan een menselijk haar. Deze miniatuurversie zou in de toekomst kunnen worden ingezet voor het nauwkeurig afleveren van medicijnen binnen het menselijk lichaam via magnetische besturing. 

Een andere toepassing van het metamateriaal is de ontwikkeling van een thermische regelaar die kan schakelen tussen een lichtabsorberend donker oppervlak en een reflecterend oppervlak. In experimenten kon de oppervlaktetemperatuur van het materiaal worden geregeld tussen 27 °C en 70 °C, enkel door deze schakelmechanismen te gebruiken.