Ученые используют силу разрушения пузырьков, чтобы продвигать крошечных роботов

Команда ученых из Китая и США носит пионеров развития роботов с пузырьками, которые однажды могут заменить иглы для безболезненных наркотиков в организм. Вдохновленные природой, исследователи разработали новую технику, которая использует энергию, выпущенную с ручным пузырьком в жидкости, процессе, известном как кавитация.

Мир природы развил гениальные способы использования кавитации для движения. Например, папоротники используют его в специализированных клетках в своих спорангии для катапульты споров, а креветки мантис защелачивают свои придатки с такой силой, что полученные пузырьки разрушаются с достаточной энергией, чтобы оглушить их добычу.

В их исследовании, опубликовано в журнале Наукакоманда подробно рассказывает о том, как они использовали кавитацию в качестве двигательной системы для Крошечные роботыПолем Они построили роботов размером с миллиметрового размера, называемых «прыгунами», из диоксид титанаполипирроль и карбид титана, которые быстро нагревались, когда он поразил лазер.

Это привело к тому, что жидкость, окружающая устройства, образовала пузырьки пара, которая быстро расширилась, а затем внезапно рухнула, выпустив достаточную энергию, чтобы запустить устройства 1,5 метра в воздухе со скоростью взлета более 12 метров в секунду.

«Быстрая передача существенной энергии во время кавитации приводит к всплеску власти и ускорения, придавая высокую кинетическую энергию выпущенным объектам», – написали ученые.

Помимо демонстрации своей способности прыгать, ученые показали, что технология является универсальной и контролируемой. Изменив, где лазер попадает на устройство, команда может точно контролировать направление и расстояние запуска. Этот механизм запуска также не ограничивается лазерами. Это может быть активировано ультразвуком и электрической иской. Исследовательская группа даже создала «пловцов», которые могли бы двигаться на воде на 12 сантиметров в секунду.

Проблемы и приложения

Эта технология может быть использована для питания крошечных роботов и приводов, преодоления ограничений традиционных весенних систем, которые не могут хранить много энергии или выпустить ее достаточно быстро. Тем не менее, прыгуны в настоящее время являются доказательством концепции и нигде не готовы к отправке в кровоток пациента для доставки лекарственного средства. Остается несколько проблем, таких как контроль кавитация в сложных условиях, таких как человеческое тело и обеспечение биосовместимы материалов.

Несмотря на эти проблемы, технология имеет многочисленные потенциальные приложения за пределами медицины. Например, пузырьковые роботы могут быть использованы для точной сборки крошечных деталей в электронике и биомедицинских устройствах. Они также могут быть развернуты для осмотра и ремонта трубопроводов или машин в ограниченных, труднодоступных пространствах.

Кавитация когда-то рассматривалась как разрушительный процесс, но теперь ученые нашли способ использовать свою огромную силу для работы для нового поколения микро-роботов.

© 2025 Science X Network