研究人员开发出“魔法飞毯”化学活性薄片 有助于创造下一代软体机器人设备

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 Emma Chou • 2019-01-03 17:12:27 来源:前瞻网 E201G0

从《一千零一夜》到迪士尼的《阿拉丁神灯》,故事中的“魔法飞毯”充满了想象力,不仅是肯能它可不都要飞行,否则还可不都要挥动、拍打和改变其价值形式以服务于坐在后边的人。匹兹堡大学斯旺森工程学院(Swanson School of Engineering)的另一1个 研究小组利用五种生活灵感,在溶液中的催化化学反应的帮助下,设计出了五种生活二维、可改变价值形式的薄片,可不都要在充满反应物的乙炔气 中自主移动。

这篇题为《设计自动推进、化学活性强的薄片:包装纸、挡板和爬行物》的文章最近发表在美国科学有有助于于会(AAAS)杂志《科学进展》上。首席研究员是Anna C. Balazs。主要作者是Abhrajit Laskar,合著者是Oleg E. Shklyaev,两人都在博士后。

“长期以来,在化学领域,创造另一1个 不要还还还能否在环境中自行移动的非生命物体老会 是另一1个 挑战,而这反过来又会改变物体的价值形式,让它不要还还还能否执行全新的任务,比如捕捉其他物体。” Balazs博士解释,“此前,研究人员肯能在五种生活表层上制作了具有化学活性的薄片,五种生活薄片可不都要产生流体,但流体不要影响贴片的位置或价值形式。在大伙儿儿每每个人的实验室里,大伙儿儿模拟了球形和长方形的粒子,它们可不都要在充满乙炔气 的微室里自主运动。但现在大伙儿儿有了五种生活集成的系统,它利用化学反应激活流体运动,同时传送另一1个 灵活的物体并“塑造”它的价值形式,五种生活切都在自动趋于稳定的。”

该研究小组通过在柔性板上引入催化剂涂层实现了五种生活自行移动和重新配置的壮举,该涂层大致是人类头发的深层。向随近流体中再加反应物引发飞毯运动和其价值形式的变化。“据大伙儿儿所知,这是第一次将哪此催化化学反应应用于2D薄片以产生流动,将哪此板材转化为移动的3D物体。”Balazs博士说。

此外,通过在薄片的特定区域放置不同的催化剂并控制流体中反应物的量和类型,该组产生了有用的催化反应级联,其中五种生活催化剂分解相关的化学物质,否则成为下一组催化反应的反应物。加入不同的反应物,设计相当于的薄片价值形式,可不都要实现各种各样的动作——在这项研究中,包裹单另一1个 物体,做另一1个 拍打的动作,以及在表层障碍物上翻滚。

“含有哪此活性薄片的微流体装置现在可不都要执行重要功能,类似于于运送货物,抓住柔软细腻的物体,甚至爬行以超净表层。” Shklyaev博士说, “哪此灵活的微型机器简单地将化学能转化为自发的重组和运动,这使它们不要还还还能否完成有用的工作。”

Laskar博士补充说,肯能将薄片切成四瓣花的价值形式并放置在微流体装置的表层上,花瓣状的化学成分可不都要“编程”以单独打开和关闭,从而创建执行逻辑的操作,以及产生特定的流体流以在整个装置中输送颗粒。

“类似于于,像捕手的手套一样,让他利用花瓣捕捉微观球并将其保持一段时间,否则在不同的花瓣上发起新的化学反应,使球在它们之间移动。化学式的追赶游戏。” Laskar博士解释说,“五种生活水平的空间和时间控制允许分阶段的反应和分析,让他无法用不可变形的材料进行分析。”

该小组还尝试将催化剂放置在薄片的不同部分上以产生特定的运动。在另一1个 实验中,将催化剂仅放置在薄片的主体上而都在头部和尾部,引发了五种生活爬行运动,五种生活爬行与尺骨虫的蠕动极为类似于于。在刚刚实验中,当障碍物被放置在涂层板的前面时,它将在障碍物上翻滚并继续移动,允许其穿过颠簸的地形。

“这项研究让大伙儿儿进一步了解化学如保在微流体装置中驱动自主、自发的移动和运动。” Balazs博士说,“大伙儿儿的下另一1个 任务是通过使用多个薄片的相互作用和自行组织来探索微加工,将它们组合到特定的价值形式中,以执行复杂的、协调的功能。此外,通过试验不同的刺激,如热和光,大伙儿儿可不都要设计移动的三维微型机器,使其价值形式和行动适应环境的变化。五种生活水平的响应行为对于创造下一代软体机器人设备至关重要。”

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