微型机器人可以从水中清除颗粒并运输细胞

埃因霍温理工大学的研究人员开发了一种微型塑料机器人，可以用于吸引和捕获水中的颗粒。它还可以用于运输细胞以便在诊断设备中进行分析。

该研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

机器人

微型机器人由响应聚合物制成，可以通过光和磁性控制。它也被称为“无线水生多孔虫”，其设计灵感来自自然界中的珊瑚多孔虫，后者存在于珊瑚礁中，具有触角。

在现实世界中，活的多孔虫可以通过其茎干进行特定的运动，以创建一个吸引食物颗粒的电流。

根据博士生玛丽娜·皮尔茨·达·库尼亚的说法，“我受到珊瑚多孔虫运动的启发，特别是它们通过自制电流与环境交互的能力。”

新开发的仿生多孔虫尺寸为1厘米×1厘米，其茎干对磁性反应，触角由光控制。

“结合两个不同的刺激是罕见的，因为它需要精细的材料准备和组装，但对于创建无线机器人来说是有趣的，因为它允许进行复杂的形状变化和任务执行，”皮尔茨·达·库尼亚说。

为了控制触角，会用不同波长的光照射它们。使用紫外线时，触角会“抓住”，而在蓝光下，它们会“释放”。

水下

仿生多孔虫能够在水下抓住和释放物体。该机器人是从早些时候由研究人员提出的光引导包裹递送迷你机器人的一个进步。

基于陆地的机器人无法在水下运行，因为聚合物通过光热效应起作用。与水下模型相比，基于陆地的模型使用光产生的热量，而不是光本身。

“热量在水中消散，使得无法在水下控制机器人，”皮尔茨·达·库尼亚说。

有了这些信息，研究人员开发了一种光机械聚合物材料，可以仅通过光控制，而无需热量。

该机器人另一个重要发展是，它可以在被光激活后保持其变形。光热材料在去除刺激后会恢复到其原始形状，但光机械材料的分子会进入一个新状态。因此，可以维持不同的稳定形状更长时间。

“这有助于控制抓握臂；一旦捕获某物，机器人可以保持抓握，直到它再次被光激活以释放它，”皮尔茨·达·库尼亚说。

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吸引颗粒

机器人下方有一个旋转磁铁，使得茎干可以绕轴旋转。

根据皮尔茨·达·库尼亚的说法，“因此，能够将漂浮在水中的物体移动到多孔虫附近，在我们的例子中是油滴。”

触角的位置可以改变流体流动。

“计算机模拟，具有不同的触角位置，终于帮助我们理解并使茎干的运动恰到好处。并且‘吸引’油滴到触角，”皮尔茨·达·库尼亚说。

机器人可以在任何周围液体中运行。这与常用于水下应用的水凝胶不同，后者对环境敏感。

“我们的机器人也可以在盐水或水中含有污染物的情况下正常工作，从水中捕获颗粒，”皮尔茨·达·库尼亚说。

研究人员目前正在努力使不同的多孔虫能够协同工作，可能实现一个多孔虫将包裹传递给另一个多孔虫。他们还在开发可以用于生物医学应用的游泳机器人。