Naukowcy tworzą samowystarczalnego, wodnego robota, który działa bez prądu

Naukowcy z Departamentu Energii w Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) i Uniwersytetu Massachusetts Amherst opracowali pierwszego samowystarczalnego, wodnego robota, który może działać ciągle 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 ciągle bez elektrycznego zasilania. Może być potencjalnie wykorzystana jako zautomatyzowany system syntezy chemicznej lub dostarczania leków w farmacji.

Tom Russell jest seniorem autorem badań, visiting faculty scientist oraz profesorem nauk polimerowych i inżynierii z Uniwersytetu Massachusetts Amherst. Kieruje programem Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids w Materials Sciences Division Berkeley Lab.

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

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

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

Prowadzenie eksperymentów

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

Przez te eksperymenty para dowiedziała się, że „karmienie” liquibotów solą sprawia, że stają się one cięższe lub gęstsze niż otaczające je rozwiązanie ciekłe.

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 one gęstsze niż rozwiązanie, gromadzą się one w środku i wypełniają wybranymi chemikaliami. Powoduje to reakcję, która wytwarza pęcherzyki tlenu, które unoszą liquibota na powierzchnię. Inna reakcja powoduje, że liquiboty są ciągnięte do krawędzi pojemnika, gdzie mogą wyładować swój ładunek.

Proces ten powtarza się wielokrotnie.

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

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

Zespół będzie teraz starał się skalibrować technologię dla większych systemów, a także badał, jak ją uruchomić na powierzchniach stałych.