ЛЕНТА

Магнитная венерина мухоловка поймала муху

Xu Wanget et al. / Communications Materials, 2020

Ученые из Германии и Австрии научились создавать полимерно-магнитные полоски, управляемые небольшим магнитным полем с частотой до 100 герц. Это позволяет выполнять крайне быстрые движения: кратковременно левитировать или перемещать предметы и даже ловить мух. Статья опубликована в журнале Communications Materials.

Как правило, при миниатюризации роботов до размеров порядка сантиметра и массы порядка грамма разработчикам приходится отходить от классической схемы с моторами, аккумуляторами и прочими компонентами, хотя постепенно появляются и исключения. Самая распространенная конструкция из альтернативных — это полоски, сферы или другие объекты из магниточувствительного материала, управляемые внешним магнитным полем. При такой конструкции питание, вычисления и управление выносятся на удаленный аппарат, а в роботе остается лишь актуатор.

От редактора

Являются ли подобные актуаторы роботами — спорный вопрос. Но для удобства в дальнейшем в тексте заметки магнитные полоски и прочие устройства будут называться роботами. Поделиться

Чаще всего магнитных микророботов применяют для перемещения по труднодоступным местам, к примеру, внутри тела, а также для перемещения объектов. Такие разработки уже существуют, но многие из них требуют создавать интенсивное магнитное поле и неспособны двигаться быстро и с высокой частотой.

Ученые под руководством Мартина Кальтенбруннера (Martin Kaltenbrunner) из Линцского университета и Дениса Макарова (Denys Makarov) из Института физики ионных пучков и материаловедения в Дрездене научились создавать более сильные и быстрые магнитные полоски, а также обнаружили, что при некоторых условиях они способны на асинхронные движения.

Полоски состоят из полидиметилсилоксановой матрицы и включений из сплава неодим-железо-бор со средним диаметром пять микрометров. Ученые создавали их методом центрифугирования, при котором жидкий материал наносится в центр круга-подложки, после чего он начинает вращаться со скоростью до 12 тысяч оборотов в минуту и при помощи центробежной силы распределять небольшой объем жидкости по всей поверхности. После этого пластины два часа прогревали для затвердевания и результате получались мембраны с заданной толщиной, которая составляла от 7 до 210 микрометров. Затем затвердевшие мембраны намагничивали в поле силой 2,3 Тесла, направленном вне их плоскости. А после этого ученые вырезали из мембран полоски нужной им формы.

Тестирование полосок показало, что они способны сгибаться на 90 градусов с высокой скоростью, составляющей около 25 миллисекунд при оптимальной частоте переменного поля 20 герц. Максимальная частота работы со сгибанием на 90 градусов составляет 100 герц и достигается при поле 9 миллитесла, а открытие на 45 градусов можно проводить на частоте 200 герц. Ученые продемонстрировали скорость работы магнитных роботов на примере модели цветка, работающей как венерина мухоловка. В ролике можно увидеть, что магнитный искусственный цветок успевает два раза сомкнуть свои лепестки вокруг мухи до того, как она успеет улететь.

Исследователи показали несколько практических применений полосок, в том числе захват для перемещения небольших предметов, левитацию в магнитном поле и магнитного ската, плавающего в воде. Также они обнаружили асимметричное поведение симметричной полоски в переменном магнитном поле, при котором она сгибается неравномерно с двух сторон. Ученые выяснили, что оно зависит от частоты переменного поля и проявляется на частотах от 13 до 27 герц. В своей статье авторы лишь описали эффект, но не предоставили развернутое объяснение.

Асимметричное поведение полоски

Xu Wanget et al. / Communications Materials, 2020

Поделиться

В 2018 году американские ученые представили метод 3D-печати структур со сложным поведением в магнитном поле. Этого удалось добиться благодаря магнитной печатающей головки, которая задает намагниченность отдельных фрагментов объекта при его печати.

Григорий Копиев

источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!
Установите приложение MEGANEWS на Google Play
УСТАНОВИТЬ
Закрыть
Закрыть

Обнаружен Adblock

Поддержите нас, пожалуйста, отключив блокировку рекламы.