У этого робота нет привычного мотора. Внутри его прозрачных «крыльев» сокращается настоящая мышца лягушки — и маленький скат плывёт, поворачивает и даже несёт груз.
Звучит как реквизит для странного фантастического фильма, но это реальный лабораторный аппарат. Его создали исследователи Шэньянского института автоматизации Китайской академии наук, а работу опубликовали в журнале Advanced Functional Materials.
Как луч света превращается во взмах плавника
На спине робоската стоят миниатюрные фотоэлементы из арсенида галлия. Исследователь направляет на них ближний инфракрасный лазер с длиной волны 808 нанометров. Фотоэлементы превращают свет в электрический импульс, тот возбуждает нервы на поверхности мышечной ткани, и мышца сокращается.
Она тянет гибкий плавник вниз. Когда импульс прекращается, плавник возвращается обратно. Если одновременно включать обе стороны, скат плывёт прямо; если менять ритм слева и справа — поворачивает или описывает круг. Провода за ним не тянутся, хотя источник света и оператор пока остаются снаружи.
Почему понадобилась именно лягушка
Роботов уже заставляли двигаться с помощью мышечных клеток, выращенных в лаборатории. Проблема в том, что такие ткани часто получаются слабыми. На этот раз команда взяла готовую тонкую мышцу из ноги американской лягушки-быка. В ней волокна уже уложены природой в правильном порядке.
При рабочем режиме мышца развивала силу 6,5 ньютона и укорачивалась примерно на четверть. В предельном тесте учёные получили 9,4 ньютона, но для плавания выбрали более щадящий ритм.
David Menke / U.S. Fish and Wildlife Service
Что умеет живой «мотор»
Средняя скорость робоската составила около 2,7 сантиметра в секунду, а на коротком участке он разгонялся до двух длин собственного тела в секунду. Он делал развороты, замыкал круг за 17 секунд и переносил под водой груз массой до пяти граммов. Радиус самого тесного поворота — 0,8 длины корпуса.
Самая земная деталь этой истории — срок службы. Мышца надёжно двигала аппарат семь дней и отвечала на электрические сигналы до 11 дней. Это пока не робот для океанской экспедиции, а доказательство, что изолированная живая ткань может стать сильным и управляемым приводом.
Авторы видят возможное применение в тихом наблюдении за водными организмами и мониторинге мелководья. Следующая задача куда сложнее: дольше поддерживать ткань живой и добавить накопитель энергии. Тогда выражение «живой мотор» перестанет быть красивой метафорой и станет инженерным термином.
Siharaditia / Wikimedia Commons
Читайте также
Атом падал и оставался на месте: в Израиле проверили идею Эйнштейна
Физики из Университета Бен-Гуриона поставили опыт, невозможный для обычного мяча, и поймали тонкий след гравитации.
У старых мышей потемнела шерсть и улучшилась память: что за «морепродукт молодости»?
Добавка из морских асцидий за два месяца улучшила результаты тестов на память и изменила шерсть животных. Что показал эксперимент —…
Умерла Ада Йонат: за что израильтянка получила Нобелевскую премию
25 000 попыток, структура рибосомы и новый взгляд на антибиотики: чем Ада Йонат изменила науку и за что получила Нобелевскую…