這個微型機器人很靈活,基本能承受任何變形

由在開姆尼茨理工大學和萊布尼茨IFW德累斯頓工作的奧利弗·施密特博士領導的國際研究小組最近開發了一種微軌道系統,具有廣泛的應用範圍,可以完成從微外科手術到向人類運送貨物的所有工作。

這種機器人在《Nature Electronics》上發表的一篇論文中提出,它基於將近十年前同一研究團隊提出的想法。

自從施密特和他的同事們首次提出微機器人系統的概念以來,他們的團隊和世界各地的其他幾個人就嘗試創建類似的技術,主要是在體外。

然而,事實證明,在人體內部實施此類系統更具挑戰性。實際上,為了完成體內的任務,需要從外部控制系統,並且系統收集的信息(例如診斷數據)應易於傳達給外部世界。

Schmidt和他的同事通過將微電子元件和納米電子元件集成在芯片表面上來製造其靈活的微系統,其方式類似於使用硅技術構建計算機芯片的方式。但是,它們的系統與常規計算機芯片之間的主要區別在於,前者的設計包括使用大約20年前採用的方法制造的噴氣發動機,這種方法通常不用於主流微電子技術的開發中。

這個微型機器人很靈活,基本能承受任何變形

由於施密特和他的同事使用的非常規設計策略,當將微型機器人系統放置在含有過氧化氫(H2O2)的水溶液中時,溶液進入其兩個微管,產生氧泡。然後,這些氣泡被推到微管末端的外面,通過一種稱為射流推進的機制加速系統。

研究人員的噴氣推進策略的核心催化反應可以通過改變噴氣發動機的溫度來控制。高溫產生更多的氣泡和更強的推力。低溫則氣泡少、推力弱。

Schmidt和他的同事通過施加流經連接到發動機的電阻性元件的電流來控制兩個噴氣發動機之一的溫度。溫度的變化增加了其中一個噴氣發動機中產生的氣泡的數量和隨後的推力,這又使系統可以向右或向左轉。

施密特和他的同事開發的微型機器人也有一個小手臂,可以抓住並釋放周圍的小物體。當系統溫度變化時,小臂會執行不同的動作,彎腰抓住物體,或者彎腰釋放物體。

施密特及其團隊開發的微型機器人系統是由高度靈活的材料製成的。這意味著它可以彎曲或變形而不會損壞,因此它甚至可以穿過人體中的毛細血管或其他小通道,並繼續正常運行。

將來,這個新系統可能會具有更多有價值的應用場景。例如,它可以完成需要高精度的人體內部任務,包括外科手術或診斷程序。


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