Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một robot nhựa nhỏ, được làm bằng các polyme phản ứng, di chuyển dưới tác động của ánh sáng và từ tính. Trong tương lai, ‘polyp thủy sinh không dây’ này sẽ có thể thu hút và thu giữ các hạt gây ô nhiễm từ chất lỏng xung quanh hoặc lấy và vận chuyển các tế bào để phân tích trong các thiết bị chẩn đoán.
Lấy cảm hứng từ một polyp san hô, robot mini bằng nhựa này di chuyển bằng từ tính và ánh sáng.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Eindhoven đã phát triển một robot nhựa nhỏ, được làm bằng các polyme phản ứng, di chuyển dưới tác động của ánh sáng và từ tính. Trong tương lai, ‘polyp thủy sinh không dây’ này sẽ có thể thu hút và thu giữ các hạt gây ô nhiễm từ chất lỏng xung quanh hoặc lấy và vận chuyển các tế bào để phân tích trong các thiết bị chẩn đoán. Các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả của họ trên tạp chí PNAS .
Robot mini được lấy cảm hứng từ một polyp san hô; một sinh vật nhỏ mềm với những xúc tu, tạo nên những rạn san hô trong đại dương. Ứng cử viên tiến sĩ Marina Pilz Da Cunha: “Tôi đã được truyền cảm hứng từ chuyển động của các polyp san hô này, đặc biệt là khả năng tương tác với môi trường thông qua các dòng chảy tự tạo.” Thân của polyp sống tạo ra một chuyển động cụ thể tạo ra dòng điện thu hút các hạt thức ăn. Sau đó, các xúc tu lấy các hạt thức ăn trôi nổi.
Polyp nhân tạo không dây được phát triển có kích thước 1 cm, có cuống phản ứng với từ tính và các xúc tu được điều khiển bằng ánh sáng. Pilz Da Cunha giải thích: “Kết hợp hai kích thích khác nhau là rất hiếm vì nó đòi hỏi phải chuẩn bị và lắp ráp vật liệu tinh tế, nhưng thật thú vị khi tạo ra các robot không ràng buộc bởi vì nó cho phép thực hiện các thay đổi hình dạng và nhiệm vụ phức tạp”. Các xúc tu di chuyển bằng cách chiếu ánh sáng vào chúng. Bước sóng khác nhau dẫn đến kết quả khác nhau. Ví dụ, các xúc tu ‘chộp lấy’ dưới ảnh hưởng của tia UV, trong khi chúng ‘giải phóng’ với ánh sáng xanh.
TỪ ĐẤT NƯỚC
Thiết bị hiện được trình bày có thể lấy và thả các vật thể dưới nước, đây là một tính năng mới của robot mini giao hàng được điều khiển bằng ánh sáng mà các nhà nghiên cứu đã trình bày vào đầu năm nay. Robot trên mặt đất này không thể hoạt động dưới nước, bởi vì các polyme tạo nên robot đó hoạt động thông qua các hiệu ứng quang nhiệt. Nhiệt lượng được tạo ra bởi ánh sáng làm nhiên liệu cho robot, thay vì chính ánh sáng. Pilz Da Cunha: “Nhiệt độ tan trong nước, khiến cho việc điều khiển robot dưới nước không thể thực hiện được”. Do đó, cô đã phát triển một vật liệu polymer quang học chỉ di chuyển dưới ảnh hưởng của ánh sáng. Không nóng.
Và đó không phải là lợi thế duy nhất của nó. Bên cạnh hoạt động dưới nước, vật liệu mới này có thể giữ biến dạng của nó sau khi được kích hoạt bằng ánh sáng. Trong khi vật liệu quang nhiệt ngay lập tức trở lại hình dạng ban đầu sau khi các kích thích đã bị loại bỏ, các phân tử trong vật liệu quang cơ thực sự có một trạng thái mới. Điều này cho phép các hình dạng ổn định khác nhau, được duy trì trong một thời gian dài hơn. Pilz Da Cunha nói: “Điều đó giúp kiểm soát cánh tay kẹp; một khi đã bắt được thứ gì đó, robot có thể tiếp tục giữ nó cho đến khi nó được xử lý bằng ánh sáng một lần nữa để giải phóng nó”.
HOA HỒNG GIỚI THIỆU
Bằng cách đặt một nam châm quay bên dưới robot, thân cây sẽ xoay quanh trục của nó. Pilz Da Cunha: “Do đó, có thể thực sự di chuyển các vật thể trôi nổi trong nước về phía polyp, trong trường hợp của chúng tôi là những giọt dầu.”
Vị trí của các xúc tu (mở, đóng hoặc một cái gì đó ở giữa), hóa ra có ảnh hưởng đến dòng chảy chất lỏng. “Mô phỏng máy tính, với các vị trí xúc tu khác nhau, cuối cùng đã giúp chúng tôi hiểu và có được chuyển động của thân chính xác. Và để ‘thu hút’ các giọt dầu về phía các xúc tu,” Pilz Da Cunha giải thích.
ĐỘC LẬP HOẠT ĐỘNG CỦA THÀNH PHẦN NƯỚC
Một lợi thế bổ sung là robot hoạt động độc lập với thành phần của chất lỏng xung quanh. Điều này là duy nhất, bởi vì vật liệu đáp ứng kích thích chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng dưới nước hiện nay, hydrogel, rất nhạy cảm với môi trường của chúng. Hydrogel do đó hành xử khác nhau trong nước bị ô nhiễm. Pilz Da Cunha: “Robot của chúng tôi cũng hoạt động theo cách tương tự trong nước muối hoặc nước có chất gây ô nhiễm. Trên thực tế, trong tương lai, polyp có thể lọc các chất gây ô nhiễm ra khỏi nước bằng cách bắt chúng bằng xúc tu.”
BƯỚC TIẾP THEO: BƠI ROBOT
Nghiên cứu sinh Pilz Da Cunha hiện đang làm việc ở bước tiếp theo: một loạt các polyp có thể làm việc cùng nhau. Cô hy vọng sẽ nhận ra sự vận chuyển của các hạt, trong đó một polyp truyền gói này sang gói khác. Một robot bơi cũng nằm trong danh sách mong muốn của cô. Ở đây, cô nghĩ đến các ứng dụng y sinh như chụp các tế bào cụ thể.
Để đạt được điều này, các nhà nghiên cứu vẫn phải nghiên cứu các bước sóng mà vật liệu đáp ứng. “Ánh sáng tia cực tím ảnh hưởng đến các tế bào và độ sâu thâm nhập trong cơ thể con người bị hạn chế. Ngoài ra, ánh sáng tia cực tím có thể làm hỏng chính robot, khiến nó kém bền hơn. Vì vậy, chúng tôi muốn tạo ra một robot không cần ánh sáng tia cực tím làm kích thích , “Pilz Da Cunha kết luận.
Video: https://www.youtube.com/watch?v=QYklipdzesI&feature=emb_logo
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Công nghệ Eindhoven . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :