多年來，科學(xué)家們一直想制造一個可以自主和連續(xù)工作而不需要電力輸入的機(jī)器人。

現(xiàn)在，正如《Nature Chemistry》最近報道的那樣，美能源部勞倫斯伯克利國家實驗室和馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的科學(xué)家們已經(jīng)證明了這一點--通過“水上行走”的液體機(jī)器人。這個機(jī)器人像微型潛水艇一樣可以潛入水底取回珍貴的化學(xué)品，然后浮出水面并一次又一次地將化學(xué)品送上岸。

該技術(shù)是第一個無需電力就能連續(xù)運行的自供電的水基機(jī)器人。它具有作為自動化化學(xué)合成或藥物輸送系統(tǒng)的潛力。

這項研究的論文高級作者Tom Russell說道：“我們已經(jīng)打破了設(shè)計一個液體機(jī)器人系統(tǒng)的障礙，該系統(tǒng)可以通過使用化學(xué)來控制物體的浮力而自主運行。”據(jù)悉，Russell是馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的客座科學(xué)家和聚合物科學(xué)與工程教授，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)伯克利實驗室材料科學(xué)部的自適應(yīng)界面組合向液體結(jié)構(gòu)化項目。

Russell表示，這項技術(shù)大大推進(jìn)了被稱為“液體機(jī)器人”的機(jī)器人設(shè)備家族。在之前的研究中，其他研究人員也有展示了可以自主執(zhí)行任務(wù)的液體機(jī)器人，但只有一次；一些液體機(jī)器人雖然可以連續(xù)執(zhí)行任務(wù)但需要電力來繼續(xù)運行。相比之下，“我們不必提供電能，因為我們的液體機(jī)器人可以從周圍的介質(zhì)中以化學(xué)方式獲得動力或‘食物’，”Russell解說道。

通過在伯克利實驗室材料科學(xué)部的一系列實驗，Russell和第一作者Ganhua Xie了解到，“喂食”液體機(jī)器人的鹽使液體機(jī)器人比它們周圍的液體溶液更重或更密。

伯克利實驗室分子鑄造廠的共同研究者Paul Ashby和Brett Helms進(jìn)行的其他實驗則揭示了液體機(jī)器人如何來回運輸化學(xué)品。

由于液體機(jī)器人的密度比溶液大，所以它們--看起來像小的開口袋，直徑只有2毫米--會聚集在溶液的中間，在那里它們充滿了選定的化學(xué)物質(zhì)。這引發(fā)了一個反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生了氧氣泡，就像小氣球一樣將液體機(jī)器人提升到表面。

另一個反應(yīng)則是將液體機(jī)器人拉到一個容器的邊緣，在那里它們會“降落”并卸下它們的貨物。

液態(tài)機(jī)器人可以來回走動，就像時鐘的鐘擺一樣，只要系統(tǒng)中有“食物”就可以連續(xù)運行。

根據(jù)配方，一系列的液體機(jī)器人可以同時執(zhí)行不同的任務(wù)。如一些液體機(jī)器人可以檢測環(huán)境中不同類型的氣體，而另一些則對特定類型的化學(xué)品作出反應(yīng)。這項技術(shù)還可能讓自主、連續(xù)的機(jī)器人系統(tǒng)能為臨床應(yīng)用或藥物發(fā)現(xiàn)和藥物合成應(yīng)用篩選小型化學(xué)樣品。

Russell和Xie接下來計劃研究如何將該技術(shù)擴(kuò)展到更大的系統(tǒng)并探索它將可以在固體表面上工作的方式。