Китайські та американські вчені навчилися створювати субміліметрових роботів, що приводяться в рухи лазером, наприклад, робокрабів розміром близько півміліметра. Випромінювання розігріває кінцівки робота і змушує їх рухатися, після чого випромінювання пропадає і кінцівка повертає вихідну форму. Стаття опублікована в.
Вчені та інженери давно працюють над створенням роботів міліметрових і навіть мікрометрових розмірів. Одне з найперспективніших їхніх застосувань - медицина, де роботи могли б доставляти ліки в потрібні ділянки організму. І хоча методи виготовлення структур такого розміру давно розвинені, створення на цих масштабах актуаторів - досить важке завдання. Найчастіше замість цього легше використовувати зовнішнє джерело руху, зазвичай це магнітне поле.
Вчені під керівництвом Джона Роджерса (John Rogers) з Північно-Західного університету (США) розробили метод створення мікророботів і актуаторів, керованих скануючими лазерними імпульсами. Для створення робота спочатку береться силіконова підкладка з нанесеними на неї прямокутними блоками з полідіметилсілоксану. Паралельно з цим на іншій підкладці за допомогою фотолітографії і цькування формується структура з нитинола - сплаву з ефектом пам'яті форми. На нього методом центрифугування наноситься шар полііміду. На цьому етапі на підкладці утворюється основна структура робота або актуатора, на краю якого (у разі крабу - на кінці ніг) додатково наносять оксид кремнію. Потім отриману структуру переносять на м'яку розтягнуту підкладку між відносно жорсткими блоками, а кінцівки фіксують за допомогою оксиду кремнію на них. Після того як підкладку розслабляють, вона стискається і змушує робота прийняти заплановану форму: закріплені на підкладці ноги піднімають тіло, а блоки зближуються і загибають клешні:
Щоб структура зберегла таку форму після відокремлення від підкладки її додатково покривають шаром оксиду кремнію.
Робот приводиться в рух лазерним випромінюванням. Воно нагріває нитинол і змушує його повертатися в плоску форму, але через стримуючий шар оксиду кремнію замість повного випрямлення відбувається лише невеликий вигин і робот трохи опускається. Якщо випромінювання перестає нагрівати нітинол, через оксидний шар він повертається в колишню форму і робот піднімається.
Саме по собі це не дає роботу рухатися: він просто опускається і піднімається на місці. Щоб перетворити цей механізм на джерело руху, вчені вирішили використовувати скануюче лазерне випромінювання, при якому пучок освітлює не всього робота відразу, а зміщується і проходить через нього. Через це при кожному проході пучка спочатку нагрівається одна сторона, а потім інша, тому в русі з'являється асиметрія і робот починає рухатися в потрібний бік.
Крім мікрокрабів вчені створили кілька інших конструкцій і показали, як вони можуть рухатися по підкладці в потрібному напрямку. Крім того, вони провели випробування, в яких 100000 разів повторювали цикл нагрівання та охолодження лазером, і показали, що створювані цим методом структури стійкі до такого довгого навантаження і не втрачають своїх властивостей.
Вчені показали, що роботів можна оснащувати невеликими куточковими відображачами, що дозволяють відстежувати положення кожного з них через набагато більшу частку відображеного світла. Також вони показали, що на робота можна нанести речовину, що змінює свої відображальні властивості при зміні вологості, pH або рівня ультрафіолетового випромінювання.
Минулого року ми розповідали про інший метод управління мініатюрними роботами за допомогою лазера. Тоді вчені запропонували нагрівати не самого робота, що плаває по воді, а воду поруч з ним, за рахунок чого в ній утворюються потоки, що рухають його в потрібному напрямку.