Robot manji od 1 mm: Mijenja oblik i kreće se uz samo mali impuls energije

Znanstvenici s Cornell sveučilišta razvili su mikroskopski robot manji od jednog milimetra, koji mijenja oblik i kreće se uz pomoć električnog naboja. Ovaj napredni uređaj temelji se na kirigami tehnici, koja omogućuje izuzetnu fleksibilnost i kretanje. Očekuje se da će ova tehnologija donijeti brojne primjene u području mikrostrojeva i biomedicinskih uređaja.

Znanstvenici osmislili su iznimno malog robota, manjih dimenzija od 1 milimetra, koji počinje kao ravna heksagonalna ploča, ali može poprimiti trodimenzionalne oblike i kretati se kada dobije električni impuls. Fleksibilnost ovog robota dolazi iz njegove jedinstvene konstrukcije temeljene na kirigamiju, tehnici sličnoj origamiju, ali koja omogućuje savijanje i širenje materijala uz pomoć rezova u strukturi. Zahvaljujući kirigami dizajnu, mali ‘zglobovi‘ od samo 10 nanometara mogu se protegnuti na ploče veličine do 100 mikrometara, stvarajući robota veličine 1 milimetar.

Metamaterijal

Ovaj robot izrađen je od metamaterijala – posebnih građevnih blokova koji materijalima daju jedinstvena mehanička svojstva, rijetko prisutna u prirodnim materijalima. Struktura robota sastoji se od heksagonalnih ploča povezanih s više od 200 tankih zglobova, omogućujući robotu promjenu oblika i veličine za 40% u samo 100 milisekundi. Uz preko 200 zglobova, ovaj mikrorobot može mijenjati oblike, a preciznim upravljanjem različitim dijelovima moguće je proizvesti pokrete koji mu omogućuju puzanje ili promjenu forme. Kada se aktivira elektrokemijskim putem, zglobovi se presavijaju i omogućuju robotu da se širi, skuplja i omotava oko objekata, a zatim se vraća u početni ravni oblik. Profesor fizike Itai Cohen s Cornell sveučilišta objašnjava kako kirigami tehnika nudi prednost jer nije potrebno skrivati višak materijala unutar trodimenzionalnih objekata, što omogućuje veću slobodu u dizajnu.

Novi izazovi u minijaturizaciji

Razvoj ovakvog mikroskopskog stroja zahtijevao je složene postupke poput provlačenja električnih vodiča kroz zglobove i balansiranja fleksibilnosti i čvrstoće robota. Jedan od najvećih izazova bio je omogućiti autonomno kretanje robota, s obzirom na to da kirigami list sadrži stotine potencijalnih točaka kontakta s površinom. Postdoktorand Jason Kim, koji je i zajedno suautor studije, ističe kako je rješenje pronađeno u tome da se robot ne oslanja na trenje, već se kreće tako da mijenja oblik i ‘pliva‘ kroz svoje okruženje. Na mikroskopskoj skali, ovaj pokret više podsjeća na kretanje kroz gustu tekućinu poput meda, nego na klasično plivanje.

Sljedeći korak u razvoju ove tehnologije uključuje kombinaciju fleksibilnih mehaničkih struktura s elektroničkim kontrolerima, što bi omogućilo stvaranje izuzetno brzih i reaktivnih materijala. Ovi materijali mogli bi reagirati na podražaje gotovo trenutnom brzinom, otvarajući nove mogućnosti u razvoju naprednih mikrostrojeva i biomedicinskih uređaja. Integracijom elektronike koja koristi energiju iz svjetla, ovi roboti mogli bi biti programirani da odgovaraju na različite podražaje, pružajući revolucionarne potencijale za stvaranje inteligentnih materijala koji nadmašuju mogućnosti prirodnih tvari.

Ivan Petričević

Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.