Επιστήμονες Δημιουργούν Αυτοτροφοδοτούμενο, Υδατικό Ρομπότ που Τρέχει Χωρίς Ηλεκτρικό Ρεύμα

Επιστήμονες στο Τμήμα Ενέργειας του Εθνικού Εργαστηρίου του Μπέρκλεϊ (Berkeley Lab) και το Πανεπιστήμιο του Μασαχουσέτης στο Άμχερστ έχουν αναπτύξει το πρώτο αυτοτροφοδοτούμενο, υδατικό ρομπότ που μπορεί να τρέξει συνεχώς χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα. 

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Chemistry.

Ρομπότ που “Περπατούν” στο Νερό

Αυτά τα “υδατικά” ρομπότ μπορούν να βουτήξουν κάτω από το νερό για να ανακτήσουν πολύτιμες χημικές ουσίες πριν ξαναβγουν στην επιφάνεια για να τις παραδώσουν επανειλημμένα. 

Αυτή είναι η πρώτη τεχνολογία του είδους που τρέχει συνεχώς χωρίς ηλεκτρική εισαγωγή. Μπορεί потенτικά να χρησιμοποιηθεί ως αυτοματοποιημένο σύστημα σύνθεσης χημικών ή παράδοσης φαρμάκων για φαρμακευτικές εφαρμογές.

Ο Tom Russell είναι ο senior συγγραφέας της έρευνας, επισκέπτης επιστημονικός συνεργάτης και καθηγητής επιστήμης και μηχανικής πολυμερών από το Πανεπιστήμιο του Μασαχουσέτης στο Άμχερστ. Ηγείται του προγράμματος Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids στη Διεύθυνση Υλικών Επιστημών του Berkeley Lab.

«Έχουμε σπάσει ένα εμπόδιο στο σχεδιασμό ενός υδατικού ρομποτικού συστήματος που μπορεί να λειτουργεί αυτόνομα χρησιμοποιώντας τη χημεία για τον έλεγχο της πλευστότητας ενός αντικειμένου», είπε ο Russell.

Σύμφωνα με τον Russell, η τεχνολογία βοηθά σημαντικά στην προώθηση των «liquibots», που είναι μια οικογένεια ρομποτικών συσκευών. Προηγουμένως, ερευνητές έχουν αποδείξει ότι αυτά τα liquibots μπορούν να εκτελέσουν αυτόνομα μια εργασία, αλλά μόνο μια φορά. Άλλα μπορούν να εκτελέσουν μια εργασία συνεχώς, αλλά απαιτούν ηλεκτρικό ρεύμα για να λειτουργήσουν.

«Δεν χρειάζεται να παρέχουμε ηλεκτρική ενέργεια γιατί τα liquibots μας λαμβάνουν την ενέργεια ή “τροφή” τους χημικά από τα περιβάλλοντα μέσα», είπε ο Russell.

Εκτέλεση των Πειραμάτων

Ο Russell και ο πρώτος συγγραφέας Ganhua Xie έτρεξαν μια σειρά πειραμάτων στη Διεύθυνση Υλικών Επιστημών του Berkeley Lab. Ο Xie είναι πρώην μεταδιδάκτωρ ερευνητής στο Berkeley Lab και τώρα καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Χουνάν στην Κίνα. 

Μέσω αυτών των πειραμάτων, το ζευγάρι έμαθε ότι «ταΐζοντας» τα liquibots με αλάτι τα κάνει βαρύτερα ή πυκνότερα από τη λύση που τα περιβάλλει.

Οι συν-ερευνητές Paul Ashby και Brett Helms στο Molecular Foundry του Berkeley Lab πραγματοποίησαν επιπλέον πειράματα που απέδειξαν πώς τα liquibots μεταφέρουν χημικές ουσίες μπρος και πίσω.

Τα liquibots έχουν διάμετρο μόνο 2 χιλιοστόμετρα, και既然 είναι πυκνότερα από τη λύση, συσσωρεύονται στο κέντρο της και γεμίζουν με επιλεγμένες χημικές ουσίες. Αυτό οδηγεί σε μια αντίδραση που παράγει φυσαλίδες οξυγόνου, οι οποίες ανυψώνουν το liquibot στην επιφάνεια. Μια άλλη αντίδραση λαμβάνει χώρα η οποία τραβά τα liquibots στο χείλος του контέινερ, όπου μπορούν να αποφορτώσουν το φορτίο τους.

Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα επανειλημμένα.

Τα liquibots μπορούν να ολοκληρώσουν μια ποικιλία εργασιών ταυτόχρονα, ανάλογα με τη σύνθεσή τους. Ενώ κάποια μπορούν να ανιχνεύσουν διαφορετικά είδη αερίου στο περιβάλλον, άλλα μπορούν να αντιδράσουν σε συγκεκριμένα είδη χημικών. 

Εκτός από αυτές τις εφαρμογές, τα liquibots μπορούν επίσης να ενεργοποιήσουν αυτόνομα, συνεχείς ρομποτικές συστήματα που εφαρμόζονται σε εφαρμογές ανακάλυψης φαρμάκων ή σύνθεσης φαρμάκων. 

Η ομάδα θα κοιτάξει τώρα να κλιμακώσει την τεχνολογία για μεγαλύτερα συστήματα ενώ εξετάζει πώς να την κάνει να λειτουργήσει σε στερεές επιφάνειες.