Ученые создали самоходного, водного робота, который работает без электричества

Ученые в Департаменте энергетики Лаборатории Лоуренса в Беркли (Беркли) и Университете Массачусетса в Амхерсте разработали первый самоходный, водный робот, который может работать непрерывно без электричества.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Chemistry.

«Ходячие по воде» роботы

Эти «ходячие по воде» жидкие роботы могут нырять под воду, чтобы извлечь ценные химические вещества, а затем снова выходить на поверхность, чтобы доставить их повторно.

Это первая технология своего рода, которая может работать непрерывно без электрического входа. Она потенциально может быть использована как автоматизированная система химического синтеза или доставки лекарств для фармацевтических препаратов.

Том Расселл является старшим автором исследования, приглашенным научным сотрудником и профессором науки и инженерии полимеров в Университете Массачусетса в Амхерсте. Он возглавляет программу Адаптивных интерфейсных сборок для структурирования жидкостей в Материаловедческом отделении Беркли.

«Мы сломали барьер в проектировании жидкой роботической системы, которая может работать автономно, используя химию для управления плавучестью объекта», – сказал Расселл.

По словам Расселла, технология значительно продвигает «ликвиботы», которые являются семейством роботических устройств. Ранее исследователи продемонстрировали, что эти ликвиботы могут автономно выполнять задачу, но только один раз. Другие могут выполнять задачу непрерывно, но они требуют электричества для работы.

«Нам не нужно предоставлять электрическую энергию, потому что наши ликвиботы получают свою энергию или «еду» химически из окружающей среды», – сказал Расселл.

Проведение экспериментов

Расселл и первый автор Ганьхуа Сие провели серию экспериментов в Материаловедческом отделении Беркли. Сие является бывшим постдокторантом в Беркли и в настоящее время профессором в Университете Хунань в Китае.

Через эти эксперименты, пара узнала, что «кормление» ликвиботов солью делает их тяжелее или плотнее, чем жидкий раствор, окружающий их.

Соинвестигаторы Пол Эшби и Бретт Хелмс в Молекулярной фабрике Беркли провели дополнительные эксперименты, которые продемонстрировали, как ликвиботы транспортируют химические вещества туда и обратно.

Ликвиботы имеют диаметр только 2 миллиметра, и поскольку они плотнее, чем раствор, они скапливаются в середине его и наполняются выбранными химическими веществами. Это приводит к реакции, которая генерирует пузырьки кислорода, которые поднимают ликвибот на поверхность. Другая реакция происходит, которая притягивает ликвиботы к краю контейнера, где они могут разгрузить свой груз.

Этот процесс происходит снова и снова.

Ликвиботы могут выполнять различные задачи одновременно в зависимости от их состава. Хотя некоторые могут обнаруживать разные типы газа в окружающей среде, другие могут реагировать на определенные типы химических веществ.

Помимо этих применений, ликвиботы также могут обеспечить автономные, непрерывные роботические системы, которые применяются в открытии или синтезе лекарств.

Команда теперь будет работать над масштабированием технологии для более крупных систем, а также изучать, как сделать ее работу на твердых поверхностях.