纳米技术科学家创造了世界上最小的折纸鸟

来源: 生物360 / 作者: 2021-03-18
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如果你想建造一个功能齐全的纳米级机器人,你需要整合一系列的能力,从复杂的电子电路和光伏到传感器和天线。

但同样重要的是,如果你想让机器人移动,你需要它能够弯曲。

康奈尔大学的研究人员发明了微米大小的形状记忆驱动器,使原子厚度的二维材料可以折叠成三维结构。他们所需要的只是一个快速的电压突变。一旦材料被弯曲,即使在电压被移除后,它也能保持其形状。

作为演示,该团队创造了一种可能是世界上最小的自折叠折纸鸟。这可不是闹着玩的。

该小组的论文《为低功率微型机器人设计的微米大小的电动可编程形状记忆驱动器》发表在《科学机器人》杂志上,并被放在封面上。该论文的第一作者是博士后研究员刘清坤。

该项目由物理学教授伊塔 · 科恩和物理学教授约翰 ·a· 纽曼领导。

麦克尤恩和科恩正在进行的合作目前已经产生了一大批纳米级机器和组件,每一个看起来都比上一个更快、更智能、更优雅。

“我们想要的机器人是微观的,但有大脑。所以这意味着你需要由互补金属氧化物半导体 (CMOS) 晶体管驱动的附属物,基本上是一个每面 100 微米的计算机芯片,” 科恩说。

想象一下,一百万个微型机器人从晶圆中释放出来,它们可以自我折叠成型,自由爬行,完成它们的任务,甚至组装成更复杂的结构。这是视觉。

科恩说:“困难的部分是制作能响应 CMOS 电路的材料。”“这就是清坤和他的同事们对这种形状记忆驱动器所做的工作,你可以通过电压驱动它,使它保持弯曲的形状。”

这种机器折叠速度很快,只需 100 毫秒。它们还可以自平自折数千次。而且它们只需要一伏特就能通电。

该团队已经获得了吉尼斯世界纪录的认可,因为他们创造了最小的行走机器人。现在,他们希望用一种只有 60 微米宽的新型折纸鸟来创造另一项纪录。

该团队目前正致力于将他们的形状记忆驱动器与电路集成,以制造出具有可折叠腿的步行机器人,以及通过波动向前移动的片状机器人。科恩说,这些创新可能有一天会导致纳米 roomba 型机器人的出现,它们可以清除人体组织中的细菌感染,可以改变制造业的微型工厂,以及比目前设备小十倍的机器人手术器械。

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美国陆军作战能力发展司令部的陆军研究实验室、国家科学基金会、康奈尔材料研究中心、空军科学研究办公室和康奈尔纳米科学 Kavli 研究所提供了支持。部分工作是在康奈尔大学纳米尺度科学技术设施进行的。

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