Нанотехнологии и точное машиностроение
В области нанотехнологий и точного машиностроения исследователи из Китайской академии наук и Исследовательского института электроэнергетики Китая разработали микроробота, способного манипулировать маленькими каплями в присутствии магнитных полей.
Создание микроробота
Для создания своего робота исследователи смешали неодимовые магнитные частицы и сахар с химически стабильным полимером. Затем сахар был растворён, оставив в полимере отверстия для увеличения площади поверхности. Наконец, команда обработала полимер плазмой, чтобы он притягивал воду и многие другие жидкости.
«Мы стремились создать более чистую и быструю систему, которая позволяет избежать остатков, что особенно актуально для таких чувствительных задач, как медицинская диагностика или работа с реактивными химическими веществами», — сказал автор Линь Гуй. «Обеспечение химической стабильности и высокой производительности было ключевым приоритетом».
Управление микророботом
Включение магнитных частиц позволило команде управлять своим роботом с помощью магнитных полей. Использование мощных неодимовых частиц сделало робота более отзывчивым и эффективным по сравнению с существующими магнитными микророботами.
«Предыдущие магнитные методы сталкивались с проблемой слабых движущих сил, что ограничивало размер капель и скорость», — сказал Гуй. «Магнитные добавки также часто приводили к коррозии или загрязнению образцов. Разработка робота, сочетающего сильный магнетизм, химическую стойкость и быстрое движение, требует инновационных материалов и инженерных решений».
Результаты испытаний
В ходе испытаний исследователи продемонстрировали, что могут использовать магнитные поля для направления своего микроробота в жидкую каплю. Затем робот мог перетаскивать эту каплю благодаря привлекательному покрытию, нанесённому во время плазменной обработки.
На малых скоростях они могли сблизить две или более капель для химической реакции, а на высоких скоростях — разделить каплю на более мелкие части.
Благодаря мощным магнитам исследователи достигли скорости в 20 раз быстрее, чем у предыдущих микророботов, и могли транспортировать капли размером почти в миллилитр. Их робот также мог взаимодействовать с высококоррозионными соединениями, такими как кислоты, без какого-либо ущерба.
Перспективы использования
Команда предполагает, что их робот может быть использован в лабораторных условиях для автоматизации определённых химических процессов или в медицинских условиях для малоинвазивных операций. Они планируют продолжать развивать эту технологию для дальнейшего расширения её возможностей.
«Мы стремимся миниатюризировать его для работы с нанолитровыми каплями и изучить возможность интеграции с датчиками для таких задач, как целенаправленная доставка лекарств или очистка от загрязнений», — сказал Гуй.