علماء يبتكرون روبوت مائي ذاتي التشغيل لا يعمل بالكهرباء

علماء في قسم الطاقة مختبر لورنس بيركلي الوطني (مختبر بيركلي) وجامعة ماساتشوستس أمهرست طوروا أول روبوت مائي ذاتي التشغيل يمكنه التشغيل المستمر بدون كهرباء.

نشر البحث في مجلة نيتشر كيميستري.

الروبوتات “المشي على الماء”

يمكن لهذه الروبوتات السائلة “المشي على الماء” الغوص تحت الماء لاستعادة المواد الكيميائية الثمينة قبل العودة إلى السطح لتسليمها بشكل متكرر.

هذه هي أول تكنولوجيا من نوعها تعمل بشكل مستمر بدون مدخلات كهربائية. يمكن استخدامها كنظام ت合ين كيميائي أو نظام تسليم دواء آلي لصناعة الأدوية.

توم راسل هو المؤلف الرئيسي للبحث، وهو عالم زائر وأستاذ علوم البوليمر والهندسة من جامعة ماساتشوستس أمهرست. وهو يقود برنامج التجميعات الواجهية التكيفية لتحديد السوائل في قسم علوم المواد في مختبر بيركلي.

“لقد كسرنا حاجزا في تصميم نظام روبوت سائل يمكنه العمل بشكل مستقل باستخدام الكيمياء للسيطرة على طفوية الكائن”، قال راسل.

根据 راسل، تساعد التكنولوجيا بشكل كبير في تطوير “الروبوتات السائلة”، وهي عائلة من الأجهزة الروبوتية. في السابق، أظهر الباحثون أن هذه الروبوتات السائلة يمكنها أداء مهمة بشكل مستقل، ولكن فقط مرة واحدة. يمكن لآخرون أداء مهمة بشكل مستمر، لكنهم يحتاجون إلى الكهرباء للتشغيل.

“لا نحتاج إلى توفير الطاقة الكهربائية لأن روبوتاتنا السائلة تحصل على طعامها أو طاقتها كيميائياً من الوسط المحيط”، قال راسل.

https://www.youtube.com/watch?v=BdS72O2c9nQ

تشغيل التجارب

أجرى راسل والمؤلف الأول غانهوا زيي سلسلة من التجارب في قسم علوم المواد في مختبر بيركلي. زيي هو باحث ما بعد الدكتوراه السابق في مختبر بيركلي وأستاذ حالي في جامعة هونان في الصين.

من خلال هذه التجارب، تعلم الزوج أن “تغذية” روبوتات السوائل بالملح تجعلها أثقل أو أكثر كثافة من المحلول السائل المحيط بها.

أجرى الباحثون المشتركين بول آشبي وبريت هيلمز في مصنع الجزيئات في مختبر بيركلي تجارب إضافية أظهرت كيف تنقل روبوتات السوائل المواد الكيميائية ذهاباً واياباً.

روبوتات السوائل لها قطر 2 مليمتر فقط، وبما أنها أكثر كثافة من المحلول، فإنها تتجمع في وسط المحلول وتملأ بالمواد الكيميائية المختارة. هذا يؤدي إلى تفاعل يولد فقاقيع الأكسجين، والتي ترتفع روبوت السوائل إلى السطح. يحدث تفاعل آخر ي جذب روبوتات السوائل إلى حافة الحاوية، حيث يمكنها تفريغ حمولتها.

يتكرر هذا العملية مراراً وتكراراً.

يمكن لروبوتات السوائل إنجاز مجموعة متنوعة من المهام بشكل متزامن اعتماداً على تركيبتها. في حين يمكن لبعضها كشف أنواع مختلفة من الغازات في البيئة، يمكن لآخرون الاستجابة لأنواع معينة من المواد الكيميائية.

إضافة إلى هذه التطبيقات، يمكن لروبوتات السوائل تمكين أنظمة روبوتية مستمرة وذاتية التشغيل التي تُطبق في اكتشاف الأدوية أو تطبيقات合成 الأدوية.

سيبحث الفريق الآن في توسيع التكنولوجيا لنظم أكبر مع استكشاف كيفية جعلها تعمل على الأسطح الصلبة.