科学者が電気を使わずに動く自己動力の水性ロボットを開発

エネルギー省のローレンス・バークレー国立研究所（バークレー研究所）とマサチューセッツ大学アマースト校の科学者たちは、電気なしで継続的に稼働できる初の自力式水中ロボットを開発した。 

研究は雑誌に掲載されました 自然化学.

「水歩き」ロボット

これらの「水中歩行」液体ロボットは、水中に潜って貴重な化学物質を回収し、再び浮上して繰り返し供給することができます。 

これは、電気入力なしで連続的に動作するこの種の最初の技術です。 医薬品の自動化学合成またはドラッグデリバリーシステムとして使用できる可能性があります。

トム・ラッセルは、この研究の上級著者であり、マサチューセッツ大学アマースト校の客員教授であり、高分子科学および工学の教授でもあります。 彼は、バークレー研究所の材料科学部門で、液体の構造化に向けた適応界面集合体プログラムを率いています。

「私たちは、化学を利用して物体の浮力を制御することで、自律的に動作できる液体ロボットシステムの設計における障壁を打ち破りました」とラッセル氏は語った。

ラッセル氏によると、この技術はロボット装置の一種である「リキボット」の大幅な進歩に役立つという。 研究者らはこれまでに、これらのリキボットが自律的にタスクを実行できることを実証しましたが、それは XNUMX 回のみです。 タスクを継続的に実行できるものもありますが、動作するには電力が必要です。

「私たちのリキボットは周囲のメディアから化学的に電力や『食物』を得ているので、電気エネルギーを供給する必要はない」とラッセル氏は語った。

実験の実行

ラッセルと筆頭著者 Ganhua Xie は、バークレー研究所の材料科学部門で一連の実験を実施しました。 Xie は、バークレー研究所の元博士研究員で、現在は中国の湖南大学の教授です。 

これらの実験を通じて、二人はリキボットに塩を「与える」とリキボットが周囲の溶液よりも重くなる、または密度が高くなるということを学びました。

バークレー研究所分子鋳造所の共同研究者であるポール・アシュビー氏とブレット・ヘルムズ氏は、リキボットがどのように化学物質を前後に輸送するかを実証する追加実験を実施した。

リキボットは直径わずか 2 ミリメートルで、溶液よりも密度が高いため、溶液の中央に集まり、選択された化学物質で満たされます。 これにより、酸素の泡が発生する反応が起こり、リキボットが表面に持ち上げられます。 別の反応が起こり、リキボットがコンテナの縁に引き寄せられ、そこで荷物を降ろすことができます。

このプロセスは何度も繰り返されます。

リキボットは、その配合に応じてさまざまなタスクを同時に完了できます。 環境内のさまざまな種類のガスを検出できるものもあれば、特定の種類の化学物質に反応するものもあります。 

これらのアプリケーションに加えて、liquibot は創薬や薬物合成アプリケーションに適用される自律的で連続的なロボット システムも可能にする可能性があります。 

チームは今後、この技術をより大規模なシステム向けにスケールアップするとともに、固体表面上で動作させる方法を模索する予定です。