中美科学家研发气泡驱动机器人,开启高端设备制造新可能
2025-09-12 11:52
来源:《科学》杂志
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一支由中国和美国科学家组成的团队在高端设备制造领域取得突破性进展,率先开展气泡驱动机器人的研发工作,这种机器人未来有望取代针头,实现无痛人体药物输送。了解更多全球工业新闻,请查看维度通讯社

自然界中,空化效应被巧妙运用,蕨类植物借此弹射孢子,螳螂虾利用其击晕猎物。受此启发,研究团队在《科学》杂志发表研究,详细介绍了利用空化技术作为微型机器人推进系统的方法。

团队制造出毫米大小的“跳跃者”机器人,由二氧化钛、聚吡咯和碳化钛构成。当受到激光照射时,机器人迅速升温,使周围液体形成气泡,气泡膨胀后突然破裂,释放出强大能量,将机器人发射到 1.5 米高空,起飞速度超每秒 12 米。科学家称,空化过程能快速传输大量能量,为发射物体赋予高动能。

此外,该技术展现出多功能性与可控性。通过改变激光照射位置,可精确控制机器人发射方向和距离;发射机制不仅限于激光,超声波和电火花也能激活。研究团队还制造出能在水面以每秒 12 厘米速度移动的“游泳者”。

这项技术可驱动微型机器人和执行器,克服传统弹簧系统能量储存与释放的局限。不过,目前这些机器人仍处于概念验证阶段,距离进入患者血液输送药物还有很长的路要走,且在人体等复杂环境中控制空化现象、确保材料生物相容性等方面仍面临挑战。

尽管如此,该技术在医学领域外仍有众多潜在应用,如精密组装电子和生物医学设备中的微小部件,在狭窄空间内检查和维修管道或机械等。曾经被视为破坏性过程的空化作用,如今正被科学家转化为新一代微型机器人的强大动力,为高端设备制造带来新的发展契机。

更多信息: Dalei Wang 等,《空化发射》,《科学》(2025)。

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