由伏特加驅動的機器人利用麥片啟發的物理學原理進行運動
在我們所見過的最奇特的科學演示中,研究人員從在麥片中觀察到的一種現像中獲得靈感,創造出了由伏特加驅動的微型機器人。 目前這只是一個概念驗證,但研究小組表示,這些機器人有可能被用於環境清理或工業流程。
這些機器人是由哈佛大學傑克遜-威爾特領導的團隊開發的。 根據《新科學家》雜誌報導,他們使用寬約一公分的3D 列印塑膠球進行實驗,每個塑膠球都包含一個浮力氣室和一個微型燃料箱。 但他們在燃料箱中註入的不是傳統燃料,而是濃度從10%到50%不等的酒精。
當一顆小冰球放入水中時,酒精逐漸滲出,引發了所謂的馬蘭戈尼效應。 當表面張力較低的流體在表面張力較高的流體上迅速擴散時,就會產生這種效應。 當表面張力較低的酒精在水面上擴散時,就會推動小機器人穿過水面。
這種現象與某些種類的甲蟲在水面上滑行的現象相同。 不過,它們使用的不是酒精,而是能起到界面活性劑作用的特殊分泌物,這種分泌物能推動甲蟲前進。
伏特加的問題在於,與啤酒等其他酒類相比,它的價格較高。 不過,正如《新科學家》雜誌所指出的,選擇更強烈的飲料也是一種選擇。
維爾特指出,酒精濃度越高,作為燃料的效果越好,可以獲得更大的推進力。 事實上,在一些實驗中,冰球以大約6 公分/秒的峰值速度前進了長達500 秒。
肥皂是另一種候選物質。 不過,酒精比肥皂好,因為酒精在推動機器人後就會蒸發,而不會污染和破壞馬蘭戈尼效應所需的水面。
在掌握了基礎知識後,研究小組透過在冰球上3D列印多個燃料出口並將它們連接在一起,創建了更複雜的機器人組件。 這樣,機器人就能追蹤出彎曲的路徑或快速旋轉。 使用多個機器人也有助於展示”起司麥片效應”–漂浮物因其在水面上形成的曲面吸引力而聚集在一起。
這些實驗現在看起來似乎是有趣的新奇事物,但研究人員認為這些機器人可以有嚴肅的應用前景。 威爾特表示,它們有可能被用於在水體中均勻地分散物質,以進行環境修復或某些需要定時分配物質的工業流程。
這些機器人也可以用作教育工具,讓學生透過動手操作來學習表面張力等概念。