Светляки используют флуоресценцию, чтобы привлечь партнера, отпугнуть хищника или приманить добычу. Эта способность вдохновила инженеров на создание летающих роботов-насекомых с электролюминесценцией. Предполагается, что рой таких светлячков поможет в работе спасателей в чрезвычайных ситуациях: нашли пострадавших — начали ярко светиться.
Роботы-светляки были бы невозможны, если бы команда инженеров из Массачусетского технологического института не разработала ранее мягкие приводы (искусственные мышцы), которые служат машинам крыльями. Они сделаны из сверхтонких слоев эластомера и электродов из углеродных нанотрубок, скрученных в цилиндр. Под действием напряжения электроды сжимают эластомер, а механическое натяжение заставляет крылья хлопать.
Чтобы заставить искусственные мышцы светиться, инженеры добавили в эластомер электролюминесцентные частицы сульфата цинка. Сначала им пришлось разобраться с несколькими проблемами. Одна из них: они создали не блокирующий свет электрод — из прозрачных нанотрубок. Однако частицы цинка светятся только в присутствии очень сильного и высокочастотного электрического поля. Оно возбуждает электроны цинка, которые затем испускают фотоны. Поэтому исследователи применили высокое напряжение для создания сильного электрического поля в мягком приводе, а затем заставили робота работать на высоких частотах — чтобы обеспечить яркое свечение.
«Обычно электролюминесцентные материалы энергетически очень дорогие, но мы получили электролюминесценцию, можно сказать, бесплатно, потому что использовали электрическое поле на частоте, достаточной для полета робота. Не нужны ни новые приводы, ни провода. Расход энергии на свечение увеличился всего на 3%», — рассказывает Кевин Чэн, один из разработчиков.