Naukowcy Stworzyli Samozaopatrującego Się, Wodnego Robota, Który Działa Bez Prądu

Naukowcy z Departamentu Energii, Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) i Uniwersytetu w Amherst w Massachusetts opracowali pierwszego samozaopatrującego się, wodnego robota, który może działać nieprzerwanie bez prądu.

Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Chemistry.

„Chodzące po wodzie” roboty

Te „chodzące po wodzie” ciekłe roboty mogą zanurzyć się pod wodę, aby pobrać cenne chemikalia, a następnie wynurzyć się, aby je dostarczyć wielokrotnie.

Jest to pierwsza tego rodzaju technologia, która działa nieprzerwanie bez elektrycznego zasilania. Może być potencjalnie wykorzystana jako zautomatyzowany system syntezy chemicznej lub dostarczania leków w farmacji.

Tom Russell jest głównym autorem badań, visiting faculty scientist i profesorem nauk o polimerach i inżynierii na Uniwersytecie w Amherst w Massachusetts. Kieruje programem Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids w Materials Sciences Division w Berkeley Lab.

„Przełamaliśmy barierę w projektowaniu ciekłego systemu robota, który może działać autonomicznie, wykorzystując chemię do kontrolowania unoszenia się obiektu” – powiedział Russell.

Według Russella, ta technologia znacznie przyczynia się do rozwoju „liquibotów”, które są rodziną urządzeń robota. Wcześniej naukowcy udowodnili, że te liquiboty mogą wykonywać zadania autonomicznie, ale tylko raz. Inne mogą wykonywać zadania nieprzerwanie, ale wymagają prądu do działania.

„Nie musimy dostarczać energii elektrycznej, ponieważ nasze liquiboty pobierają swoją energię lub „jedzenie” chemicznie z otaczającego środowiska” – powiedział Russell.

Prowadzenie eksperymentów

Russell i pierwszy autor Ganhua Xie przeprowadzili serię eksperymentów w Materials Sciences Division w Berkeley Lab. Xie jest byłym postdoktoranckim badaczem w Berkeley Lab i obecnie profesorem na Uniwersytecie Hunan w Chinach.

W trakcie tych eksperymentów para dowiedziała się, że „karmienie” liquibotów solą sprawia, że stają się one cięższe lub gęstsze niż otaczające je rozwiązanie.

Współbadacze Paul Ashby i Brett Helms z Molecular Foundry w Berkeley Lab przeprowadzili dodatkowe eksperymenty, które pokazały, jak liquiboty transportują chemikalia tam i z powrotem.

Liquiboty mają tylko 2 milimetry średnicy, a ponieważ są gęstsze niż rozwiązanie, gromadzą się w środku i wypełniają się wybranymi chemikaliami. To powoduje reakcję, która wytwarza pęcherzyki tlenu, które unoszą liquibota na powierzchnię. Inna reakcja powoduje, że liquiboty są przyciągane do krawędzi pojemnika, gdzie mogą wyładować swoje ładunki.

Proces ten powtarza się wielokrotnie.

Liquiboty mogą wykonywać różne zadania jednocześnie, w zależności od ich składu. Podczas gdy niektóre mogą wykrywać różne rodzaje gazów w środowisku, inne mogą reagować na określone rodzaje chemikaliów.

Oprócz tych zastosowań, liquiboty mogą również umożliwić autonomiczne, ciągłe systemy robota, które są stosowane w odkrywaniu leków lub syntezie leków.

Zespół będzie teraz starał się skalować tę technologię na większe systemy, a także badał, jak ją uruchomić na powierzchniach stałych.