- Отримати посилання
- X
- Електронна пошта
- Інші додатки
- Отримати посилання
- X
- Електронна пошта
- Інші додатки
Китайські матеріалознавці зліпили слизоподібного робота, з магнітними частинками, яким можна орудувати за допомогою зовнішнього магнітного поля. Свою прикладну корисність витвір показав у кількох задачах: від проникнення в отвір проміром у півтора міліметра до витягування залишеної у моделі шлунка батарейки. З чого вчені зліпили робота і на які задачі він здатний, вони розгорнутіше пояснили у статті, оприлюдненій в Advanced Functional Materials.
Це робот-слимак чи просто орудуваний слиз?
Часто м'яка роботехніка, яка не обмежується жорсткими кістяками і відрізняється високою гнучкістю і пристосованістю до середовища, стає галуззю дослідження для хіміків і матеріалознавців. Вони передають діяльність датчиків, виконавчих устроїв чи наглядачів так званим «розумним матеріалам». М'які роботи на основі рідини показують кращу гнучкість, ніж м'які роботи на основі еластомерів, завдяки своїм текучим властивостям, які дають їм змогу легко проходити крізь надзвичайно обмежені простори та уникати збитків як себе, так і середовища, в якому вони роблять.
Орудувати ними можна і за допомогою температури, кіл нагрівання та охолодження, і за допомогою електрики, зміною тиску, і зовнішнім магнітним полем. Вищість дріб'язкових роботів, що відгукуються на зовнішні подразники, полягає в тому, що вони менш втручальні, що робить їх прозірними, наприклад, для точної доставки ліків або хірургії зі щонайменшим втручанням. І у своїй роботі дослідники з Китайського університету Гонконгу запропонували свою відміну орудуваного магнітним полем робота. Це схожа на неньютонівську рідину або на іграшку лизун з магнітними частинками, здатний вивертати і навіть робити деякі завдання в різних складних середовищах.
З чого вчені зліпили лизуна?
У розчин полівінілового спирту вчені додали частинки неодимових магнітів (NdFeB) і буру, з чого зробили орудуваний магнітним полем слиз. Оскільки магнітні частинки отруйні і так роблять робота нежиттєсумісним, у розчин вчені також додали діоксид кремнію, який покрив магнітні частинки пластом товщиною у 35 нанометрів і зробив їх неотруйними для живих клітин. Постійний магніт приводить речовину у рух, яка вслід за ним може розтягнутися більш як в сім разів.
Це робот-слимак чи просто орудуваний слиз?
Часто м'яка роботехніка, яка не обмежується жорсткими кістяками і відрізняється високою гнучкістю і пристосованістю до середовища, стає галуззю дослідження для хіміків і матеріалознавців. Вони передають діяльність датчиків, виконавчих устроїв чи наглядачів так званим «розумним матеріалам». М'які роботи на основі рідини показують кращу гнучкість, ніж м'які роботи на основі еластомерів, завдяки своїм текучим властивостям, які дають їм змогу легко проходити крізь надзвичайно обмежені простори та уникати збитків як себе, так і середовища, в якому вони роблять.
Орудувати ними можна і за допомогою температури, кіл нагрівання та охолодження, і за допомогою електрики, зміною тиску, і зовнішнім магнітним полем. Вищість дріб'язкових роботів, що відгукуються на зовнішні подразники, полягає в тому, що вони менш втручальні, що робить їх прозірними, наприклад, для точної доставки ліків або хірургії зі щонайменшим втручанням. І у своїй роботі дослідники з Китайського університету Гонконгу запропонували свою відміну орудуваного магнітним полем робота. Це схожа на неньютонівську рідину або на іграшку лизун з магнітними частинками, здатний вивертати і навіть робити деякі завдання в різних складних середовищах.
З чого вчені зліпили лизуна?
У розчин полівінілового спирту вчені додали частинки неодимових магнітів (NdFeB) і буру, з чого зробили орудуваний магнітним полем слиз. Оскільки магнітні частинки отруйні і так роблять робота нежиттєсумісним, у розчин вчені також додали діоксид кремнію, який покрив магнітні частинки пластом товщиною у 35 нанометрів і зробив їх неотруйними для живих клітин. Постійний магніт приводить речовину у рух, яка вслід за ним може розтягнутися більш як в сім разів.
Куди може «затекти» робот?
Під наглядом магнітного поля магнітний слиз зміг вільно переміщуватися різними поверхнями, такими як вузькі протоки, закриті труби, складні закрутоси і нерівні поверхні моделі шлунку. І, наприклад, щоб пройти крізь отвір проміром півтора міліметра, слизу знадобилося 180 секунд. Крім того, в порівнянні з існуючими м'якими роботами на основі рідин, цей робот-слиз має більшу пристосованість до навколишнього середовища, вміючи рухатися не тільки в рідинах і в повітрі, і навіть на різних поверхнях, таких як гідрогелеві, металеві та пластикові поверхні. Представлений у цій роботі слайм пройшов всього по восьми видах поверхонь, у тому числі гідрогелю, металу, пластику, склу, кремнезему, паперу тощо. Також в ході досліджень з'ясувалося, що слиз здатний розвивати скорість до 30 міліметрів за секунду під дією круглого магніту проміром 20 міліметрів. Напруженість магнітного поля складає 700 мілітесла, на відстані десяти міліметрів — 200 мілітесла.
Щоб орудувати предметами, потрібно дочекатися, щоб слиз повністю покривав свою ціль, і продовжив рухатися за магнітом вже разом з ним. Причому якщо направити слиз на кілька предметів відразу, він зможе витягнутися в декількох напрямках, подібно до восьминога. Це вміння вчені пропонують використовувати у цілительстві. Наприклад, магнітний слиз може використовуватися у клінічних втручаннях у випадку проковтування батарейки, що сильно загрожує життю хворого. Цей випадок вдалося навіть відтворити: під дією зовнішнього магнітного поля слиз охопив батарейку та вийшов разом із нею з моделі шлунка.
Щоб перевірити самовідновлення слизу, його підключили до цепу світлодіодної посвіти. Як і очікувалося, коли слиз розрізали навпіл, світлодіод відразу вимкнувся. Однак після з'єднання двох розділених частин цеп бистро відновився, а світло повернулося. Ця здатність до розділення та самовідновлення дозволяє використовувати слиз як пристосований до рухомих механічних середовищ датчик руху, наприклад, з тензодатчиком. Крім того, слиз здатний проводити струм, і його навіть використали, щоб запалити три світлодіодні посвіти. Він зміг як вмикати їх за порядком, проповзаючи вперед, так і одночасно, відрощуючи «щупальця».
Під наглядом магнітного поля магнітний слиз зміг вільно переміщуватися різними поверхнями, такими як вузькі протоки, закриті труби, складні закрутоси і нерівні поверхні моделі шлунку. І, наприклад, щоб пройти крізь отвір проміром півтора міліметра, слизу знадобилося 180 секунд. Крім того, в порівнянні з існуючими м'якими роботами на основі рідин, цей робот-слиз має більшу пристосованість до навколишнього середовища, вміючи рухатися не тільки в рідинах і в повітрі, і навіть на різних поверхнях, таких як гідрогелеві, металеві та пластикові поверхні. Представлений у цій роботі слайм пройшов всього по восьми видах поверхонь, у тому числі гідрогелю, металу, пластику, склу, кремнезему, паперу тощо. Також в ході досліджень з'ясувалося, що слиз здатний розвивати скорість до 30 міліметрів за секунду під дією круглого магніту проміром 20 міліметрів. Напруженість магнітного поля складає 700 мілітесла, на відстані десяти міліметрів — 200 мілітесла.
Щоб орудувати предметами, потрібно дочекатися, щоб слиз повністю покривав свою ціль, і продовжив рухатися за магнітом вже разом з ним. Причому якщо направити слиз на кілька предметів відразу, він зможе витягнутися в декількох напрямках, подібно до восьминога. Це вміння вчені пропонують використовувати у цілительстві. Наприклад, магнітний слиз може використовуватися у клінічних втручаннях у випадку проковтування батарейки, що сильно загрожує життю хворого. Цей випадок вдалося навіть відтворити: під дією зовнішнього магнітного поля слиз охопив батарейку та вийшов разом із нею з моделі шлунка.
Щоб перевірити самовідновлення слизу, його підключили до цепу світлодіодної посвіти. Як і очікувалося, коли слиз розрізали навпіл, світлодіод відразу вимкнувся. Однак після з'єднання двох розділених частин цеп бистро відновився, а світло повернулося. Ця здатність до розділення та самовідновлення дозволяє використовувати слиз як пристосований до рухомих механічних середовищ датчик руху, наприклад, з тензодатчиком. Крім того, слиз здатний проводити струм, і його навіть використали, щоб запалити три світлодіодні посвіти. Він зміг як вмикати їх за порядком, проповзаючи вперед, так і одночасно, відрощуючи «щупальця».