Физики Корнельского университета Пол МакИуэн и Итаи Коэн не только сказали «да», но и создали «мускулы» для одного человека.Во главе с докторантом Марком Мискином команда создала экзоскелет робота, что может не так долго осталось ждать поменять собственную форму при обнаружении химических или тепловых изменений в окружающей среде. И они утверждают, что эти микромасштабные машины, оснащенные электронными, фотонными и химическими элементами, смогут стать превосходной платформой для робототехники в масштабе биологических микроорганизмов.«Вы имеете возможность применить вычислительную мощность космического корабля« Вояджер »к объекту размером с клетку, — сказал Коэн. "Тогда куда вы отправитесь изучить?"«Мы пробуем выстроить то, что вероятно назвать« экзоскелетом »для электроники, — сказал Макьюэн, профессор физических наук Джона А. Ньюмана и директор университета Кавли в Корнелле по наноразмерным наукам. «Прямо сейчас вы имеете возможность сделать небольшие компьютерные микросхемы, каковые делают большую часть обработки информации … но они не знают, как двигаться или заставлять что-то сгибаться».
Их работа обрисована в книге «Биморфы на базе графена для свободных машин оригами микронного размера», опубликованной 2 января в Proceedings of the National Academy of Sciences. Мискин — ведущий создатель; Среди вторых участников были Дэвид Мюллер, профессор инженерии Сэмюэля Б. Эккерта, и докторанты Кайл Дорси, Барис Биркан и Имо Хан.Машины движутся при помощи двигателя, именуемого биморфом. Биморф — это совокупность двух материалов — в этом случае графена и стекла — каковые изгибаются под действием таких раздражителей, как тепло, химическая реакция или приложенное напряжение.
Изменение формы происходит потому, что при нагрева два материала с разными тепловыми линиями возрастают на разную величину при одном и том же трансформации температуры.Как следствие, биморф изгибается, чтобы снять часть этого напряжения, разрешая одному слою растягиваться продолжительнее, чем второму. Додавая жёсткие плоские панели, каковые не смогут быть согнуты биморфами, исследователи локализовали изгиб так, чтобы он происходил только в определенных местах, создавая складки.
Благодаря данной концепции они смогут создавать самые разные складывающиеся конструкции, начиная от тетраэдров (треугольных пирамид) и заканчивая кубами.При графена и стекла биморфы также складываются в ответ на химические стимулы, загоняя огромные ионы в стекло, вызывая его расширение. Как правило эта химическая активность проявляется только на самом внешнем крае стекла при погружении в воду или другую ионную жидкость. Вследствие того что их биморф имеет толщину всего пара нанометров, стекло в основном имеет внешний край и очень реактивно.
«Это прекрасный трюк, — сказал Мискин, — по обстоятельству того, что это то, что вероятно сделать только с этими наноразмерными совокупностями».Биморф создается при помощи осаждения ядерных слоев — химического «нанесения» атомарно узких слоев диоксида кремния на алюминий поверх покровного стекла — с последующим мокрым переносом одного ядерного слоя графена поверх стопки. В следствии был самый узкий биморф из когда-либо созданных.
Одна из их машин была обрисована как «в три раза больше, чем эритроцит, и в три раза меньше, чем огромный нейрон» в сложенном виде. Складные леса чтобы размера строились и раньше, но вариант данной группы имеет одно явное преимущество.«Отечественные устройства совместимы с производством полупроводников», — сказал Коэн. «Это то, что делает это совместимым с нашим видением будущего робототехники в таком масштабе».
По словам Мискина, из-за относительной прочности графена он может выдерживать нагрузки, необходимые для электронных приложений. «Если вы хотите выстроить этот экзоскелет для электроники, — сказал он, — он обязан обладать достаточной силой для переноса электроники. Это делает отечественный».
на данный момент эти мелкие из мелких машин не имеют коммерческого применения в электронике, биологическом зондировании или чем-либо еще. Но это изучение продвигает науку о наноразмерных роботах вперед, сказал МакИуэн.
«Прямо сейчас нет« мускулов »для малых машин, — сказал он, — исходя из этого мы строим мускулы мелкого размера».Эта работа была выполнена в Корнеллском центре науки и технологий при помощи Корнельского центра изучений материалов, Национального научного фонда, Управления научных изучений ВВС Соеденненых Университета и Штатов Кавли в Корнелле.