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油、水、显微镜:简单材料造就尖端机器人

在这滴特殊的液滴内,有成千上万个能自供能的微型游泳机器人

当地时间7月15日,《自然・物理学》杂志刊发论文称,英国伦敦大学玛丽皇后学院(QMUL)领导的国际团队用油、水和显微镜等三种简单材料,制造出了自动供能的微型游泳机器人。

油滴可利用周围环境的温度波动来储存能量并游动。当油滴冷却时,它们会释放出细长的“线尾”,线尾与周围流体之间产生的摩擦力成为推动其移动的驱动力;当油滴被加热时,它们的线尾会收回,并利用环境热量自行补充能量。

研究人员表示,这种微型机器人可以多次充能,每次充能后能够游动12分钟左右。论文作者、QMUL研究人员Stoyan Smoukov说:“在生物学中,即使是最简单的人工细胞,也包含超过470种基因。然而,我们的研究表明,只需要使用一些简单、廉价的材料,就能创造出一种新的活性物质,它可以改变形状,并像生物一样移动。我们希望这种微型机器人能为科学家打开尖端科学研究的通道。只需要动用最基本的实验室设备,研究人员就能制造出这些微型机器人。每一滴液滴中都包含有成千上万的机器人,而每一茶匙液滴的成本仅为7便士。”

虽然也存在其他类型的人工游泳机器人,但它们的运动能力要么由化学反应赋予,要么由物理力量(如磁场或电场)提供。Smoukov等设计的新一代游泳机器人只有红细胞大小,能自发聚集和移动,而且不需要借助外力。由于微型游泳机器人不会对其他生物造成伤害,科学家们希望可以应用它们来研究生物(如细菌和藻类)之间的基本相互作用。

Smoukov说:“在自然界中,大量有机体会聚集在一起,但人类对它们的相互作用机制还缺乏完整的了解。通过混合游泳机器人和生物体群,我们能够更清楚地观察两者之间是如何相互交流的。比方说,它们是否仅仅通过相互碰撞的物理行为进行交流?在相互交流的过程中,是否有其他化学物质或信号释放到了环境中?”

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编译:德克斯特 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《自然・物理学》

期刊编号:1745-2473

原文链接:https://phys.org/news/2021-07-scientists-rechargeable-microrobots-oil.html

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