Автор AZoNano 18 марта 2021 г.

Если вы хотите построить полностью функционального наноразмерного робота, вам необходимо включить множество возможностей, от сложных электронных схем и фотоэлектрических элементов до датчиков и антенн.

Но не менее важно то, что если вы хотите, чтобы ваш робот двигался, вам нужно, чтобы он мог сгибаться.

Исследователи из Корнелла создали приводы с памятью формы микронных размеров, которые позволяют атомарно тонким двумерным материалам складываться в трехмерные конфигурации. Все, что им требуется, – это быстрый скачок напряжения. А когда материал изгибается, он сохраняет свою форму даже после снятия напряжения.

В качестве демонстрации команда создала, возможно, самую маленькую самосгибающуюся птицу оригами в мире. И это не шутка.

Документ группы «Микрометровые электрически программируемые приводы с памятью формы для маломощных микророботов» опубликован в Science Robotics и помещен на обложку. Ведущий автор статьи – доктор-исследователь Цинкунь Лю.

Проект возглавляют Итаи Коэн, профессор физики, и Пол Макьюэн, профессор физики Джона А. Ньюмана.

Продолжающееся сотрудничество МакИуэна и Коэна на сегодняшний день привело к появлению множества наноразмерных машин и компонентов, каждый из которых кажется более быстрым, умным и элегантным, чем предыдущий.

«Мы хотим иметь микроскопических роботов, но с мозгом. Это означает, что вам нужны придатки, которые управляются дополнительными транзисторами металл-оксид-полупроводник (КМОП), в основном компьютерный чип робот со стороной 100 микрон ", – сказал Коэн.

Представьте себе миллион изготовленных микроскопических роботов, выходящих из пластины, которые складываются в форму, свободно ползают и выполняют свои задачи, даже собираясь в более сложные конструкции. Это видение.

« Самое сложное – это изготовление материалов, которые реагируют на схемы CMOS», – сказал Коэн. «Это то, что Цинкун и его коллеги сделали с этим приводом с памятью формы, которым можно управлять под напряжением и заставить его сохранять изогнутую форму».

Машины складываются быстро, за 100 миллисекунд. Они также могут тысячи раз сгибаться и складываться. И им нужен только один вольт, чтобы заработать на жизнь.

Команда уже была признана Книгой рекордов Гиннеса за создание самого маленького шагающего робота. Теперь они надеются установить еще один рекорд, создав новую самосгибающуюся птицу оригами шириной всего 60 микрон.

В настоящее время команда работает над интеграцией своих приводов с памятью формы в схемы для создания шагающих роботов со складными ножками, а также листовых роботов, которые движутся вперед волнообразно.

Эти инновации могут когда-нибудь привести к появлению роботов типа нано-Roomba, способных очищать человеческие ткани от бактериальной инфекции, микро-фабрик, которые могут трансформировать производство, и роботизированных хирургических инструментов, которые в десять раз меньше, чем существующие устройства, по словам Коэна.

Поддержка была предоставлена ​​исследовательской лабораторией армии США по развитию боевых возможностей, Национальным научным фондом, Корнельским центром исследования материалов, Управлением научных исследований ВВС и Институтом Кавли в Корнелле по наноразмерным наукам. Часть работ была выполнена в Научно-техническом центре Cornell NanoScale.

Источник: https://www.cornell.edu/