ریزربات‌های هوشمند؛ حرکت با گرمای بدن بدون نیاز به باتری

نورنیوز-گروه اقتصادی: وبگاه تِک‌اِکسپلور در گزارشی آورده است: پژوهشگران چینی و آمریکایی با الهام از باکتری‌ها، ربات‌های نرم میکروسکوپی ساخته‌اند که می‌توانند با استفاده از گرمای اندک محیط، مانند گرمای دست یا نور خورشید، به حرکت خودکار و پیوسته ادامه دهند. این فناوری نوین می‌تواند راه را برای تولید ربات‌های مستقل از باتری در حوزه پزشکی و پایش محیطی هموار کند.

الهام از طبیعت

این فناوری با الهام از حرکت تاژک‌های باکتری سالمونلا توسعه یافته است. در سطح مولکولی، موجودات زنده، انرژی محیط را به حرکت تبدیل می‌کنند و این ربات‌ها نیز از همان اصل بهره می‌برند.

سازوکار حرکت

ربات‌های نوسان‌ساز موتوری هماهنگ (CoMO) از دو لایه تشکیل شده‌اند:

۱. یک لایه کاغذی معمولی (غیرفعال)؛

۲. یک لایه پلیمری هوشمند که مانند ماهیچه مصنوعی عمل می‌کند (فعال).

چرخه حرکت ربات‌ها

۱. گرم‌ شدن و دور شدن: با نزدیک‌ شدن به منبع گرما، لایه هوشمند به‌سرعت منبسط می‌شود. از آنجا که این لایه دو هزار برابر بیشتر از لایه کاغذی منبسط می‌شود، کل ساختار خَم و از منبع گرما دور می‌شود.

۲. سرد شدن و بازگشت: با دور شدن از منبع گرما، ربات به‌تدریج سرد و لایه هوشمند منقبض می‌شود. این انقباض، ربات را دوباره به سمت منبع گرما می‌کشد.

چرخه دور زدن و بازگشت به طور پیوسته تکرار می‌شود و ربات را به نوسان دائمی وامی‌دارد.

شگفتی این فناوری

این ربات حتی با اختلاف دمای تنها ۲ درجه سانتی‌گراد نیز به حرکت ادامه می‌دهد؛ این اختلاف برای به‌کار انداختن سامانه‌های حرکتی حرارتی معمولی کافی نیست.

کاربردهای آینده

این ربات‌های کوچک و خودکفا می‌توانند در آینده برای اهداف ارزشمندی به‌کار روند که عبارت‌اند از:

حسگرهای هوشمند برای طبیعت: می‌توان از این ربات‌ها برای پایش محیط‌های طبیعی دورافتاده مانند جنگل‌ها، کوهستان‌ها یا مناطق قطبی که دسترسی به برق و باتری ممکن نیست، استفاده کرد.
دستیاران کوچک در بدن انسان: در پزشکی می‌توانند به‌عنوان ربات‌های درمانگر به داخل بدن فرستاده شوند. آن‌ها می‌توانند دارو را دقیقاً به عضو مدنظر برسانند.
حسگرهای پوشیدنی: می‌توان از این فناوری برای ساخت حسگرهای سلامت استفاده کرد که روی پوست یا لباس نصب می‌شوند و با گرمای بدن فعال می‌مانند و علائم حیاتی را دائماً اندازه‌گیری می‌کنند.

مزیت کلیدی

این ربات‌ها با اختلاف دمای تنها ۲ درجه سانتی‌گراد به‌حرکت درمی‌آیند، در حالی که محرک‌های حرارتی معمولی به اختلاف دمای بسیار بیشتری نیاز دارند.

نتایج آزمایش

نمونه‌های اولیه این ربات توانستند بیش از ۴ هزار سیکل حرکت پیوسته را در دمای ۳۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام دهند.

این پژوهش در مجله انجمن شیمی آلمان (Angewandte Chemie) منتشر شده و می‌تواند تحولی در زمینه رباتیک نرم و سامانه‌های خودپایدار ایجاد کند.