Metalle mit Formgedächtnis werden als Formgedächtnismetalle bezeichnet. Diese Metalle bestehen aus bestimmten Legierungen, die die Fähigkeit besitzen, sich nach einer Verformung an ihre ursprüngliche Form zu erinnern und diese wieder einzunehmen. Catome (programmierbare Materie) gehen einen großen Schritt weiter.

 

Was sind Catome?

Catome oder programmierbare Materie ist ein Konzept für eine Art Roboter mit KI Unterstützung, der aus vielen kleinen modularen Komponenten besteht, die als Catoms (selbstkonfigurierende atomähnliche Module) bezeichnet werden. Diese Catome können sich selbst verbinden und wieder trennen, um verschiedene Formen und Strukturen zu bilden. Catome sind intelligente Materie, die aus winzigen Nanorobotern besteht, die ihre physikalischen Eigenschaften aufgrund von Steuerbefehlen oder autonomen Entscheidungen (KI) frei verändern können

Das Konzept wurde erstmals Ende der 1990er Jahre von Dr. Hod Lipson und Dr. Victor Zykov am Cornell Computational Synthesis Laboratory vorgestellt. Ziel des Konzepts ist es, eine Art Material zu schaffen, das seine Form und seine Eigenschaften je nach den Anforderungen des Benutzers verändern kann. Catoms bieten zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Catoms benötigen Strom (elektrische Energie), um ihre Struktur zu erhalten und um sich zu bewegen oder sich mit anderen Catoms zu verbinden oder zu trennen. Jedes Catom ist mit Sensoren und Aktuatoren ausgestattet, die elektrische Energie benötigen, um Signale zu senden und zu empfangen, um Bewegungen auszuführen oder um sich zu verbinden oder zu trennen. 

Welche Größe haben Catome?

Die Größe von Catomen kann je nach Design und Anwendung variieren. Gegenwärtig sind die meisten Catome in Größen von einigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern erhältlich. Diese Größe ist ausreichend, um die Funktionen von Catomen zu demonstrieren und zu testen. Es ist wahrscheinlich, dass die Größe von Catomen in Zukunft durch Fortschritte in der Nanotechnologie und den Materialwissenschaften weiter reduziert werden kann, was zu noch kleineren und leistungsfähigeren Systemen und vor allem mehr Möglichkeiten im alltäglichen Leben führen wird.

In welchen Anwendungsgebieten spielen Catome eine Rolle?

Robotik: Catome können sich zu Robotern zusammensetzen, die ihre Form und Funktion ändern können, um unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen. Diese Roboter können in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, wie z.B. in der Medizin, der Produktion oder der Erforschung von schwer zugänglichen Gebieten.

3D-Druck: Catome können verwendet werden, um 3D-Objekte herzustellen, die sich selbst umstrukturieren und anpassen können. Dadurch können komplexe Objekte hergestellt werden, die schwer oder unmöglich mit herkömmlichen 3D-Drucktechnologien herzustellen wären.

Selbstheilende Materialien: Catome können Teil von Materialien sein, die sich selbst reparieren können, indem sie ihre Struktur und Form ändern, um Schäden zu beheben.

Adaptive Architektur: Catome können in der Architektur eingesetzt werden, um Gebäude und andere Strukturen (z.B. Möbel) zu schaffen, die ihre Form und Funktion ändern können, um sich an sich ändernde Umgebungsbedingungen anzupassen.

Elektronik: Catome können auch in der Elektronik eingesetzt werden, um Geräte herzustellen, die ihre Form und Funktion ändern können, um unterschiedliche Anwendungen zu erfüllen.

Es gibt noch viele weitere mögliche Anwendungen von Catomen. Es ist wahrscheinlich, dass wir in Zukunft noch weitere innovative Verwendungen vor allem durch Catome im Nanobereich und darunter finden werden.

 

Wie kann ich mir die Zukunft mit Catomen bzw. programmierbarer Materie vorstellen?

Anhand von Billy wollen wir ein mögliches Beispiel geben. Das Ikea Billy Regal ist ein bekanntes und beliebtes Regalsystem von Ikea. Es besteht aus verschiedenen Teilen, die es ermöglichen, das Regal individuell zu gestalten. Es ist einfach zu montieren, hat ein zeitloses Design und ist erschwinglich. 

1997: Du fährst mit dem Auto zu Ikea und kaufst dein Billy-Regal. Du transportierst es nach Hause und baust es mühsam auf. Wenn es ausgedient hat oder dir nicht mehr gefällt, demontierst du es und bringst es zum Sperrmüll. Im Jahr 2023 kannst du das Regal auch schon längst online bestellen, abholen und aufbauen musst du es noch immer selbst.

2045: Du hast genug Catome für deine Möbel zu Hause. Falls nicht, kannst du fast überall Catome kaufen. Du lädst dir bei Ikea eine Vorlage für das Regal Billy herunter. Du kannst es noch selbst designen oder nach Maß planen. Mit deinem Laptop gibst du den Catomen den Auftrag, das Modell in die Realität umzusetzen. Das geschieht in Sekundenbruchteilen, das Regal ist fertig montiert. Wenn du das Regal nicht mehr haben möchtest, löschst du es einfach oder unterbrichst die notwendige elektrische Spannung zu Billy. Die Catome nehmen dabei keinen Schaden, werden automatisch eingesammelt und können problemlos in andere Objekte umgewandelt werden.

2099: Catome können auch Organismen aller Art nachbauen - klonen. Ein Unterschied zum echten Vorbild (Orginal) ist nicht mehr zu erkennen.

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