Сегодня 22 января, 2021

Edit

последние
новости

Беспроводной водный робот может очищать воду и транспортировать клетки

Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Поделиться в vk
Поделиться в odnoklassniki
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp

Мини-робот вдохновлен коралловым полипом, маленьким мягким существом с щупальцами, входящем в состав кораллов в океане. Кандидат в доктора наук Марина Пилз да Кунья поделилась своими впечатлениями: «Я была вдохновлена движением этих коралловых полипов, особенно их способностью взаимодействовать с окружающей средой через самодельные токи». Ствол живых полипов совершает специфическое движение, которое создает поток, притягивающий частицы пищи. Впоследствии щупальца захватывают частицы пищи, проходящие мимо.

Разработанный беспроводной искусственный полип имеет размеры 1 на 1 см, ствол, реагирующий на магнетизм, и легкие управляемые щупальца. «Объединение двух разных стимулов применяется редко, так как требует деликатной подготовки материала и сборки, но это интересно для создания неуправляемых роботов, потому что оно позволяет выполнять сложные изменения формы и решать задачи различной сложности», – объясняет Пильц Да Кунья. Щупальца двигаются, освещая их. Различные длины волн приводят к разным результатам. Например, щупальца «захватывают» под воздействием ультрафиолета, в то время как они «высвобождают» синий свет.

От земли к воде

Представленное сейчас устройство может захватывать и отпускать объекты под водой, что является новой особенностью мини-робота со световым управлением для доставки пакетов, который исследователи представили ранее в 2020 году. Этот наземный робот не мог работать под водой, потому что полимеры, составляющие тело этого робота, действуют через фототермические эффекты. Тепло, генерируемое светом, заряжает робота, а не сам свет. Пильз Да Кунья отмечает: «Тепло рассеивается в воде, что делает невозможным управление роботом под водой». Поэтому она разработала фотомеханический полимерный материал, который движется только под воздействием света, без участия тепла.

И это не единственное его преимущество. Помимо работы под водой, этот новый материал может сохранять свою деформацию после активации светом. В то время как фототермический материал немедленно возвращается к своей первоначальной форме после того, как стимулы были удалены, молекулы в фотомеханическом материале фактически принимают новое состояние. Это позволяет поддерживать различные стабильные формы в течение более длительного периода времени. «Это помогает управлять захватным рычагом; после того, как что-то захвачено, робот может продолжать удерживать его, пока свет не будет обращен к нему снова, чтобы освободить его», – говорит Пилз да Кунья.

Потоки притягивают частицы

После того как вращающийся магнит поместили под роботом, стержень вращается вокруг своей оси. Пилз да Кунья комментирует этот факт так: «Поэтому было возможно перемещать плавающие объекты в воде к полипу, в нашем случае в их роли выступали капли масла».

Оказалось, что положение щупалец (открытое, закрытое или что-то среднее) влияет на поток жидкости. «Компьютерное моделирование с различными положениями щупалец, в конечном итоге, помогло нам понять и точно определить движение ствола. И «привлечь» капли масла к щупальцам», – объясняет Пильц Да Кунья.
Работа независимо от водного состава

Дополнительным преимуществом является то, что робот работает независимо от состава окружающей жидкости. Это уникально, потому что доминирующий материал, реагирующий на стимулы и используемый в настоящее время для подводных применений, гидрогель, чувствителен к окружающей среде. Поэтому гидрогели ведут себя по-разному в загрязненной воде. Пилз да Кунья говорит: «Наш робот также работает аналогичным образом в соленой воде или в воде с загрязнителями. Фактически, в будущем полип сможет отфильтровывать загрязнения из воды, ловя их своими щупальцами».

Следующий шаг: плавательный робот

Пильц Да Кунья сейчас работает над следующим шагом: набор полипов, которые могут работать вместе. Она надеется осуществить перенос частиц, при котором один полип переходит в пакет другого. Плавательный робот также занимает одно из лидирующих мест в ее списке пожеланий. Здесь она думает о биомедицинских приложениях, таких как захват определенных клеток.

Чтобы достичь этого, исследователи все еще должны работать на длинах волн, на которые реагирует материал. «Ультрафиолетовый свет воздействует на клетки, а глубина проникновения в организм человека ограничена. Кроме того, ультрафиолетовый свет может повредить самого робота, делая его менее долговечным. Поэтому мы хотим создать робота, который не нуждается в ультрафиолетовом свете в качестве стимула” – заключает Пилз Да Кунья.

При цитировании информации активная гиперссылка на evo-rus.com обязательна.

другие новости

Россия ответила Норвегии высылкой дипломата

МВД не исключает попыток дестабилизации ситуации в РФ по примеру Белоруссии и Киргизии

Как рассказал заместитель главы министерства внутренних дел России Александр Горовой, выступая на коллегии Главного управления МВД Москвы, ведомство предполагает появление...