Микроробот работает на метиловом спирте

Ученые из Университета Южной Каролины создали микроробота, который движется благодаря окислению метанола и металлическому сплаву с эффектом памяти.

«Мы хотели создать робота, который имел бы вес и размер, сопоставимые с настоящими насекомыми», — говорит разработчик робота Сюфен Ян (Xiufeng Yang). Образцом для ученых послужили жуки из подсемейства скакунов. RoBeetle имеет вес всего 88 миллиграммов и длину 15 миллиметров.

Самым важным было найти подходящий источник энергии для движения робота, ведь даже очень маленькие батареи весят в 10–20 раз больше него. В результате ученые выбрали жидкое топливо — метиловый спирт. Он содержится в резервуаре внутри робота. Пары метанола через прорези в верхней части резервуара попадают в камеру, где находится нить из нитинола (сплава никеля и титана), покрытая слоем платины. Платина служит катализатором, запускающим реакцию молекул метанола с кислородом. В ходе реакции выделяется тепло. Нитинол обладает эффектом памяти формы, и при изменении температуры нитиноловая нить приобретает форму, которой обладала ранее. В данном случае она сокращается. Движение нити передается двум ножкам в передней части робота, который делает шаг. Также сокращение нити сдвигает пластину, отделяющую резервуар с топливом от камеры с самой нитью, прорези при этом закрываются, поступление паров метанола прекращается и температура вновь падает, поэтому нить удлиняется. Робот вновь делает шаг, а растяжение нити открывает прорези, и цикл возобновляется.

За счет своего «нитинолового двигателя» робот может идти по поверхности со скоростью от 0,37 до 0,76 миллиметра в секунду в зависимости от состояния воздуха. При спокойной окружающей атмосфере он движется медленнее, когда есть воздушные потоки — быстрее. Робот может шагать и по наклонной плоскости (до 15°), но скорость его снижается. Он может нести груз от 183 миллиграммов (при полной заправке топливного отсека) до 230 миллиграмов. Полного бака хватает на два часа движения робота.

Разработка представлена в статье, опубликованной журналом Science Robotics.