ويوضح الباحثون أن العديد من الحشرات تحت الماء تستخدم شعيرات صغيرة تسمح لها بحبس وتثبيت فقاعات الهواء الطاردة للماء التي تغطي أجسامها. عندما تتلامس هذه الأسابيع مع الأسطح، فإنها تشكل جسورًا مصنوعة من الهواء تسمح للحشرات بالدخول تحت الماء. والآن تم تطبيق هذا أيضًا على الروبوت
ستسمح التكنولوجيا التي تم تطويرها في جامعة تل أبيب لأول مرة في العالم للروبوتات بالتقاط أجسام صغيرة يقل حجمها عن ملليمتر واحد. وكجزء من البحث، قام الباحثون ببناء ذراع آلية برأس خاص مطبوع ثلاثي الأبعاد يمكنه تثبيت فقاعات الهواء من أجل إنشاء "جسور شعرية" (تمتلك خاصية الشعيرات الدموية) مصنوعة من الهواء فقط. الخاصية الشعرية تعني أن السوائل قادرة على "التسلق" إلى أعلى الأنابيب الرفيعة في غياب القوى الخارجية مثل الجاذبية، وأحيانًا ضدها. ووفقا للباحثين، يمكن استخدام الذراع الروبوتية في أتمتة التجارب مع الخلايا البيولوجية في بيئة مائية، وفي الأجهزة الدقيقة في بيئة سائلة، وفي معالجة وترتيب الأجسام الصغيرة تحت الماء وحتى في تنظيف الأسطح المغمورة. في السائل.
تم إجراء البحث تحت قيادة الدكتورة بيث البانهسيك، أحد كبار أعضاء هيئة التدريس في كلية الهندسة الميكانيكية في كلية الهندسة في آيفي وألدر فليشمان، مع طلابها في مختبر المحاكاة الحيوية للأنظمة والأسطح الميكانيكية. . نُشرت الدراسة على غلاف مجلة ACS Applied Materials & Interfaces المرموقة.
ويوضح الباحثون أن العديد من الحشرات تحت الماء تستخدم شعيرات صغيرة تسمح لها بحبس وتثبيت فقاعات الهواء الطاردة للماء التي تغطي أجسامها. عندما تتلامس هذه الأسابيع مع الأسطح، فإنها تشكل جسورًا مصنوعة من الهواء تسمح للحشرات بالدخول تحت الماء.
وبهذه الطريقة، وعلى غرار الحشرات، تمكن الباحثون من إظهار أنه يمكن استخدام جسور الهواء الشعرية لرفع ووضع العديد من الأجسام الصغيرة والخفيفة (في حدود المليمتر وحتى أقل) تحت الماء، والتي لا يمكن رفعها أو رفعها. إطلاق سراحه بأي طريقة أخرى. وتشمل هذه الأشياء صفائح رقيقة، وأسطح مثقوبة أو خشنة، وجزيئات صغيرة ذات أشكال مختلفة، وأوساخ وأكثر من ذلك.
يوضح الدكتور بانهسيك: "عندما تصبح الأنظمة الروبوتية أصغر، فإنها تتأثر أكثر بالقوى السطحية. على سبيل المثال، القوى التي تتسبب في احتجاز الحشرات الصغيرة على سطح الماء دون أن تتمكن من التحرر. وفي هذه الحالة، قمنا بتحويل العيب إلى ميزة - فقد قمنا بتسخير هذه القوى السطحية من أجل أداء المهام التي تنطوي على تحريك الأجسام الصغيرة والخفيفة، في حدود ملليمتر أو أقل."
ويوضح الدكتور بانهسيك: "لقد تمكنا من تقليد مبدأ عمل الحشرات وترجمته إلى عملية ميكانيكية محكمة يمكن تطبيقها تكنولوجيًا. بالإضافة إلى ذلك، أظهرنا أنه من الممكن طي صفائح رقيقة تحت الماء، على غرار الأوريجامي، باستخدام فقاعات الهواء. بقدر ما هو معروف، لا توجد آلية لصق أو إمساك قادرة على تنفيذ كل هذه العمليات على مثل هذا التنوع الكبير من الجسيمات والأشياء الصغيرة، وهذا دون استخدام الغراء وبطريقة دقيقة وبسيطة وقابلة للعكس، منذ أن تم محاصرة يمكن ضخ الهواء للخارج في الوقت والمكان المناسبين وبالتالي تحرير الجزيئات من الالتصاق".
على النقيض من آليات الالتصاق والالتصاق القائمة على الغراء الكيميائي، في هذه الدراسة لا يتم استخدام أي مواد كيميائية، وبالتالي في الحالات التي تشكل فيها العدوى خطرًا كبيرًا، كما هو الحال في الإجراءات الطبية أو التجارب البيولوجية، لا يمكن إدخال مواد غريبة إلى بيئة العمل. تفتح الذراع الآلية إمكانية تنظيف بيئة العمل السائلة من الجزيئات الملوثة، وهو أمر لا يمكن القيام به بواسطة الأذرع الآلية التقليدية.
ويختتم الدكتور بانهسيك: "نهتم في بحثنا بالأنظمة الموجودة في الطبيعة، وخاصة في الحشرات، للحصول على الإلهام لتطوير أنظمة روبوتية صغيرة، أو تلك التي تستفيد من المبادئ الفيزيائية التي تستخدمها الحشرات في الطبيعة من أجل البقاء. وتنفيذ إجراءات مهمة في الهواء أو الماء. ولهذا الغرض تضم المجموعة طلابًا من الهندسة الميكانيكية والهندسة الطبية الحيوية وهندسة المواد والفيزياء. وهذا ما يمنحنا ميزة كبيرة في الأبحاث المتعددة التخصصات وفي إيجاد أفكار غير تقليدية وحلول إبداعية في مجال الروبوتات والمواد، وبالفعل في هذه الحالة تمكنا من التفكير خارج الصندوق والتوصل إلى عرض وأداء عالي الجودة قاعدة."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
فقاعات الهواء تطرد الماء، وليست /طاردة للماء/
الباحثون يشرحون، وليس /يشرحون/، وبدلاً من ذلك يشرح الباحثون
ماذا حدث؟