Paramecium и некоторые другие микробы перемещаются через жидкость, двигая вперед и назад волосками, известными как реснички. Ученые разработали синтетический аналог этих органов, который поможет микроскопическим роботам эффективнее двигаться в сложных средах.
Реснички выступают из тела микроорганизма, продвигая его через жидкую среду, неоднократно протягиваясь вперед, а затем возвращаясь назад. Они делают все это не в унисон, но двигаясь по отдельности, одна за другой, создавая волны, которые распространяются по всей длине тела микроба.
Исследователи и раньше создавали искусственные реснички большего размера, но такие системы, как правило, были довольно сложными с механической точки зрения и слишком большими, чтобы их можно было использовать в небольших устройствах. Однако команда из Нидерландского технологического университета Эйндховена недавно создала крошечного робота с мягким телом, который использует гораздо меньшую и более простую форму ресничек.
Для этого ученые объединили жидкий полимер с частицами порошка карбонильного железа, а затем вылили эту смесь в ряд цилиндрических отверстий шириной 50 микрометров, которые служили формами для ресничек. По мере того, как полимер продолжал отверждаться до резиноподобной консистенции, магниты, помещенные под формы, заставляли частицы железа по-разному выстраиваться в соседних ресничках — это придавало каждой ресничке разные магнитные качества.
Готовый робот длиной 4 мм состоял из прочной полимерной основы с выступающими с одной стороны ресничками. Когда его помещали ресничками вверх — в раствор воды или гликоля — приложение вращающегося магнитного поля заставляло реснички двигаться вперед и назад волнообразно. Это позволяло устройству работать подобно насосу, поскольку движущиеся части заставляли жидкость быстро течь по нему.
Когда робот переворачивался, так что реснички находились внизу, их движение позволяло устройству перемещаться по плоской поверхности. В результате бот мог даже ползти вверх по склону под углом 45 градусов и нести объект, весивший в 10 раз больше собственного веса. И когда направление вращающегося магнитного поля изменялось на противоположное, робот также изменял направление, в котором он двигался.
Теперь есть надежда, что после дальнейшего развития технология может найти применение в таких приложениях, как насосы в микрофлюидных системах или мягкие микророботы, используемые для доставки лекарств или выполнения других функций внутри тела пациентов.
Подпишись: