Представьте крошечных роботов, скользящих по поверхности озера для проверки качества воды или поиска людей в затопленных районах. Исследователи из Школы инженерии и прикладных наук Университета Вирджинии приблизили эту кажущуюся фантастической технологию к реальности.
Вдохновленные природой и насекомыми, такими как водомерки, которые ходят по воде, они создали два прототипа устройств, способных самостоятельно перемещаться по поверхности жидкостей. Первый, HydroFlexor, скользит по поверхности, двигаясь гребками, как пловец. Другой — HydroBuckler — «шагает», изгибаясь, как водоплавающие насекомые. Движение в обоих случаях порождает и управляет им специальная пленка HydroSpread.
Традиционные подходы к созданию таких пленок предполагают их изготовление на твердой поверхности, например стекле, с последующим переносом на воду, что чревато повреждением. Инновация, описанная в журнале Science Advances, заключается в печати пленки прямо на воде.
Процесс подробно описан в статье. На поверхность воды наливают жидкий полимерный состав и дают ему равномерно растечься. Из образовавшейся ультратонкой пленки лазером вырезают «плавники». Поскольку они двухслойные, нагрев вызывает управляемую деформацию. Теперь на эти платформы ставят собственно робота, включают инфракрасную лампу и вуаля — он поплыл.
«Эта работа устраняет хрупкие этапы переноса после изготовления в производстве мягких устройств, преодолевая разрыв между мягкими пленками и созданием структур, и создает упрощенный путь для проектирования и развертывания функциональных мягких устройств непосредственно в жидких средах», — подчеркнули изобретатели в своей статье.
Пожалуй, не будет большим преувеличением назвать HydroSpread прорывом в области мягкой робототехники. Метод работает с различными типами чернил и жидкостей, делая возможным масштабируемое массовое производство таких роботов. В конечном итоге эта технология позволяет ученым превращать хрупкие пленочные материалы в прочные мягкие устройства, готовые к использованию в водных средах, таких как анализ состава воды, помощь в поисково-спасательных операциях или проведение экологического мониторинга.
Помимо робототехники, технология может быть применена для создания ультратонких, устойчивых пленок для носимых медицинских устройств и высокопрочных, гибких компонентов для электроники следующего поколения.
Инженеры создали робота-водомерку способного передвигаться по воде: видео
Рыбы в VR-лаборатории научили роботов двигаться как стая — видео
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram