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微型電子機(jī)器人通過(guò)射出雙噴射氣泡實(shí)現(xiàn)移動(dòng)

5月6日消息，科學(xué)家研發(fā)出一種新型微型電子機(jī)器人，并號(hào)稱(chēng)是世界上最小的微型電子機(jī)器人。該機(jī)器人的移動(dòng)方式是通過(guò)射出雙噴射氣泡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。裝置采用了近10年前首次設(shè)想的推進(jìn)系統(tǒng)，由德國(guó)開(kāi)姆尼茨工業(yè)大學(xué)的Oliver G.Schmidt教授領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)。

雖然我們以前聽(tīng)說(shuō)過(guò)各種微小的微型機(jī)器人，但是，這款自稱(chēng)是世界上最小的微電子機(jī)器人有些與眾不同，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)射出雙氣泡噴射而移動(dòng)。

這款扁平的微型機(jī)器人長(zhǎng)0.8毫米、寬0.8毫米、高0.14毫米，由一個(gè)外部發(fā)射器無(wú)線(xiàn)操控。接收到發(fā)射器發(fā)出的電信號(hào)后，機(jī)器人中央的感應(yīng)線(xiàn)圈會(huì)加熱兩根卷狀聚合物管子中的一根，這兩根管子沿機(jī)器人頂部的兩邊縱向運(yùn)行。這兩根管子不斷地吸入過(guò)氧化氫/水溶液，機(jī)器人被浸入其中。每個(gè)管子內(nèi)的少量鉑金會(huì)引起催化反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣氣泡，從管子的后端排出。這種設(shè)置的作用是產(chǎn)生推力。但是，通過(guò)僅加熱其中一根管子，可以暫時(shí)增加該管子內(nèi)的催化反應(yīng)程度（從而增加產(chǎn)生的氣泡量）。結(jié)果，可以通過(guò)遙控操縱機(jī)器人穿過(guò)水溶液。

施密特解釋說(shuō)：“我們最初以這樣一種方式來(lái)構(gòu)造微型機(jī)器人，如果根本不施加熱量，它就會(huì)繞圈游動(dòng)。如果施加一些熱量，則轉(zhuǎn)向得到補(bǔ)償，并且微型機(jī)器人沿直線(xiàn)游泳。如果施加更多的熱量，則微型機(jī)器人朝另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。”

科學(xué)家還為該設(shè)備創(chuàng)造了一種操縱臂，其形式為由熱響應(yīng)性聚合物組成的致動(dòng)器。隨著熱量的增加或減少，該附屬物會(huì)打開(kāi)或關(guān)閉，從而可以抓住細(xì)小的物體。該機(jī)器人還可以配備一個(gè)微型LED光源。

但是，在將微型機(jī)器人用于人體中的目標(biāo)藥物之類(lèi)的應(yīng)用之前，需要將其改造為以比生物過(guò)氧化氫更具生物相容性的“燃料”運(yùn)行。這種能力的發(fā)展代表了研究的下一階段。

但通過(guò)對(duì)其中一根管子進(jìn)行不同程度的加熱，可以暫時(shí)增加該管子內(nèi)催化反應(yīng)的程度（從而增加氣泡的產(chǎn)生量）。因此，機(jī)器人可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制引導(dǎo)機(jī)器人在水溶液中進(jìn)行操作?！拔覀冏畛鯓?gòu)造這個(gè)微型機(jī)器人的方式是這樣的，如果完全不施加任何熱量，它就會(huì)在圈子里游動(dòng)，”Schmidt解釋道?！叭绻┘恿艘恍崃?，轉(zhuǎn)彎會(huì)得到補(bǔ)償，微型機(jī)器人會(huì)在一條直線(xiàn)上游動(dòng)。如果施加了更多的熱量，微型機(jī)器人就會(huì)向另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。”

科學(xué)家們還為該設(shè)備創(chuàng)造了一種機(jī)械臂，其形式是由熱敏聚合物組成的致動(dòng)器。隨著熱量的增加或減少，這個(gè)附屬裝置會(huì)打開(kāi)或關(guān)閉，使其能夠抓住微小的物體。此外，該機(jī)器人還可以配備一個(gè)微型LED光源。

不過(guò)，在微型機(jī)器人可以應(yīng)用于人體內(nèi)靶向投遞藥物等應(yīng)用之前，它還需要改造成在比過(guò)氧化氫更具有生物相容性的“燃料”上運(yùn)行。這種能力的開(kāi)發(fā)代表了下一階段的研究。