Представлены мягкие роботы, использующие окружающее тепло для самостоятельного движения

Теплой руки достаточно, чтобы привести в движение крошечных роботов, созданных по образцу сальмонеллы и использующих динамические связи на молекулярном уровне. Группа исследователей из Китая и США объединила усилия для разработки мягких роботов с координационно-моторизованным осциллятором (CoMO), способным совершать самостоятельные микродвижения, используя небольшое количество энергии солнечного света или тепла тела. В основе этой инновации лежит новый супрамолекулярный эластичный полимер на основе полидиметилсилоксана (PDMS), динамически сшитый Eu3 + в центре. Результаты исследования опубликованы в журнале Angewandte Chemie. Вдохновлено бактериями На молекулярном уровне живые существа преобразуют энергию, полученную из окружающей среды или усвоенную из потребляемой пищи, в движение. Искусственным системам, таким как мягкие роботы, для движения требуется значительное количество энергии, например, электростимуляция, мощные лазеры или мощные нагреватели. Даже конструкции, использующие разницу температур, обычно требуют температур, значительно превышающих те, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Для создания беспроводных мягких роботов, способных самостоятельно существовать, нам нужны материалы, способные использовать окружающую энергию и преобразовывать ее в движение. Для создания такой системы исследователи черпали вдохновение в сальмонеллах, жгутики которых непрерывно движутся благодаря динамическому связыванию ионов. Они разработали CoMO, который использует схожую химическую стратегию — циклический процесс разрыва и образования связей — для обеспечения своего движения. Этот процесс преобразования молекулярного перехода в непрерывное, незначительное механическое движение известен как химико-механическая связь. Уходя от тепла Разработанные группой полоски CoMO состояли из двух слоёв: пассивного слоя из коммерческой целлюлозной бумаги и активного слоя из каучукоподобного материала Eu-Pdimi-PDMS, координированного Eu(III). Связи металл-лиганд в активном материале разработаны таким образом, чтобы быть высокодинамичными, слабыми и чувствительными к температуре, что позволяет им обратимо разрушаться при нагревании и восстанавливаться при охлаждении. При нагревании активный слой расширяется в 2000 раз сильнее пассивного, отталкивая полоску CoMO от источника тепла. По мере продвижения наружу она начинает охлаждаться, и материал снова сжимается, поскольку ионы Eu стягивают полимерные цепи PDMS. Сжатие заставляет полоску изгибаться в сторону источника тепла, запуская процесс расширения. Моторизованные роботы CoMbots (Coordination) совершают колебания, даже если разница температур между их наивысшим и наименьшим положениями составляет всего около 2 °C — градиент настолько мал, что обычные тепловые приводы даже не реагируют. Прототипы CoMbot выполнили более 4000 циклов стабильных непрерывных колебаний в течение пяти часов на различных нагретых поверхностях при температурах от 30 °C до 100 °C. После первых двух часов наблюдалось лишь небольшое уменьшение длины расширения. Группа также обнаружила, что этот принцип динамической химико-механической связи применим и к другим ионам металлов, таким как Al 3+ и Zr 4+ . Благодаря сбору энергии низкого уровня этот материал может питать безбатарейные сенсоры и роботов для мониторинга окружающей среды в отдалённых природных условиях. Исследователи также полагают, что при некотором усовершенствовании материалы CoMO могут быть использованы для создания биомедицинских роботов, способных проникать в би...

Читать полный текст на android-robot.com

 

Опубликовано: 12:18, 28.11.2025

 

Новость из рубрики:

 

Поделиться новостью:

 

Топ новости часа

• Дмитрий Рябыкин: «СКА – номер один в КХЛ по качеству хоккеистов. Для кого-то его роль может не вытекать из хода карьеры – нужно это принять. У тренеров не легкая работа»...
• С 28 октября войти в «Госуслуги» с логином и паролем больше не получится...
• Starlink в Украине. Где купить и как пользоваться...
• Гран-при Австралии-2023. Расписание трансляций...
• Хозяин "Пятёрочки" рассказал, что россияне стали патриотами и разлюбили западные бренды...
• Де Хеа сделал 5-ю результативную ошибку со старта прошлого сезона – у него и Льориса их больше всего среди игроков АПЛ...