Сучасні нанотехнології дозволили створити найменше орігамі в світі

Якщо перед вами постає необхідність створення нанорозмірного повнофункціонального робота, то вам необхідно включити в його конструкцію складні електронні схеми, антени, оптичні та інші типи датчиків. Але найголовнішим є те, що вам необхідно якимось чином забезпечити можливість пересування робота, інакше вся ця затія має дуже мало сенсу. І не так давно дослідники з Корнуельського університету розробили мікронні приводи на основі матеріалів, що володіють «пам’яттю форми». Такі приводи можуть бути інтегровані в конструкцію микророботов, виготовлених з умовно двовимірних матеріалів, і вони можуть змусити микроробота згинатися і здійснювати інші рухи, які сприяють його переміщенню. А в якості демонстрації можливостей нових мікронних приводів дослідники створили найменше в світі орігамі, яке може самостійно згортатися в задану або повертатися у вихідну форму.

Нові мікронні приводи можуть згинатися з радіусом кривизни менш одного мікрона, звідки й походить їхня назва — мікронних привід. Відзначимо, що даний показник є найменшим в світі на сьогоднішній день серед усіх інших подібних речей. Більш того, саме цей радіус вигину приводу визначать, який мінімальний розмір можуть мати мікроскопічні роботи, в конструкції яких вони, ці приводи, були використані.

Принцип дії мікронного приводу полягає в «правильному» використанні однієї з поширених електрохімічних реакцій. Приводи складаються з нанометрового шару платини, шарів титану, діоксиду титану і твердих шарів кварцового скла, які складаються з приблизно 30 атомних шарів. Коли до такої структури підводиться позитивний електричний потенціал, атоми кисню з повітря проникають всередину платини і вступають в реакцію електрохімічного окислення. Це виробляє механічні напруги всередині платинового шару, і він вигинається рівно по лініях, які обмежуються гранями ділянок поверхні, покритими твердим і інертним шаром скла.

Відзначимо, що механічні напруги і викликані ними вигини зберігаються після того, як прикладається електричний потенціал знімається. А повернення до вихідної форми здійснюється шляхом подачі на структуру електричного потенціалу зворотної полярності, що призводить до зворотної реакції — реакції електрохімічного відновлення.

Розрахувавши і виготовивши плоску пластину такого матеріалу із заданою формою покритих склом ділянок, можна змусити цю пластину скластися в досить складну фігуру за принципом орігамі. Процес згортання відбувається досить швидко, в самих повільних випадках це робиться за 100 мілісекунд, а плоска конструкція витримує без порушень її структури близько тисячі циклів згортання і повернення до вихідної форми. Більш того, для роботи механізму згортання і повернення потрібно досить низький електричний потенціал на рівні всього одного Вольта.

І на закінчення відзначимо, що ця дослідницька група з Корнуельського університету вже є володарем почесного місця в Книзі світових рекордів Гіннеса, як творці самого маленького в світі крокуючого робота. І тепер, зі своєю новою 60-мікронною пташкою-орігамі ці дослідники сподіваються отримати ще одне місце в Книзі рекордів.

А зараз дослідники працюють над інтеграцією в конструкцію роботів більш складних електронних схем, що в майбутньому дозволить зробити крихітних крокуючих роботів зі складними ногами і плоских роботів, які, як гусениці, будуть пересуватися, здійснюючи хвилеподібні рухи. Джерело