Физики научили крошечных роботов передвигаться за счёт влаги в воздухе
Научная группа во главе с Хо-Юн Кимом (Ho-Young Kim) из Университета Сеула разработала крошечных роботов, которые не нуждаются в отдельном источнике энергии. Им хватает разницы во влажности воздуха, чтобы отправиться в путь. О достижении рассказано в научной статье, опубликованной в журнале Science Robotics.
Как поясняет ресурс Techxplore.com, учёных вдохновили семена пеларгонии мясистой (Pelargonium carnosum). Физики заинтересовались, как это им удаётся двигаться даже в отсутствие ветра.
Выяснилось, что эти семена имеют несколько внешних слоёв, часть из которых хорошо впитывают воду, а часть нет. Во влажном воздухе ткани пропитываются водой и деформируются. В результате семечко изгибается. Когда окружающие условия и, соответственно, семечко становится чуть суше, происходит новая деформация. В результате этих изменений формы семя "ползёт", будто животное.
Исследователи разработали миниатюрных роботов, работающих по тому же принципу. Сначала авторы создали математическую модель "гигробота" (так они назвали своё детище). Это позволило не только рассчитать КПД и убедиться, что устройство будет работать, но и оптимизировать конструкцию, чтобы достичь максимальной скорости.
В качестве поглощающего воду материала учёные использовали ориентированные в нужном направлении нановолокна, созданные методом электроспиннинга (electrospinning). На изменения влажности воздуха эти волокна отвечают деформацией. Храповой механизм превращает эти колебания в поступательное движение. Некоторые модели в движении похожи на червей, другие – на змей.
Сначала авторам в рабочей камере приходилось "вручную" менять влажный воздух на сухой и обратно, чтобы вызвать движение гигробота. Но теперь они подобрали такое сочетание впитывающих и не впитывающих слоёв, которому хватает естественных колебаний влажности. Последние неизбежно присутствуют в любой среде (в экспериментах использовался сухой воздух и влажная поверхность).
Правда, передвигаться устройство может только по прямой и "головой вперёд", а ещё оно движется довольно медленно. Но и такому "ходоку" можно найти применение.
В качестве иллюстрации полезных возможностей своих подопечных авторы вооружили такого робота антибиотиком и отправили в населённую микробами чашку Петри. Механический "червь" меланхолично прополз её из конца в конец и стерилизовал.
Учёные полагают, что их разработка найдёт многочисленные применения в медицине и военном деле. Ещё бы: где только не может пригодиться машина, у которой не могут сесть батарейки, потому что они ей попросту не нужны.
К слову, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о других новинках роботехники, вдохновлённых живой природой. Например, мы говорили про робота-пчелу, искусственную змею и электронную морскую звезду.
