科学家研制一种新材料,可用于组装机器人军队

2016-07-30 12:33:46     作者:刘子榆      来源:雷锋网

还记得《超能陆战队》中的磁力机器人吗?如今,能够按照人的指令自动组合成不同形状的材料终于在韩国出现了。

还记得《超能陆战队》中的磁力机器人吗?如今,能够按照人的指令自动组合成不同形状的材料终于在韩国出现了。

据《每日邮报》报道,近日一支由隶属于韩国蔚山国家技术研究所(UNIST)的科学家团队开展,来自世界各地的研究者们组建的团队,研发了一种新材料。该材料可以自行组装成一支“军队”,形成一个齐心协力的作战单元。

据了解,研发团队是受到了蜜蜂和蚂蚁的的群体行为启发,进行了此次研究。科学家们在实验室中利用计算机模型,试图复制动物的这一行为,并首次设计出了这款新材料。

这种新型材料由一堆自我推进式的小球组成,被命名为Janus colloids(Janus是神话中“双面神”的意思)。当这些小球暴露在电场中时,便可以自动排列组合成各式各样的形状。

原理

起初,研究领导者之一的 Erik Luijten 博士在电脑上设计了一种能够在电场中自主移动、组合的胶体颗粒。在接下来的实验室研究中,另一个研究领导者 Steve Granick 博士发明的特殊粒子 Janus colloids 派上了用场。这种粒子的两面分别有着正负电荷。当暴露在磁场中时,Janus 粒子上的电荷会发生改变,然后它们之间的静电相互作用力也会发生变化。变化的结果是一些粒子间相互排斥,一些紧密贴合在一起,还有的粒子则依然保持电中性。人们用肉眼能看到的,就是它们按照一定的模式组合成了不同的形状。

研究人员在论文中写道:

“杰纳斯胶体(Janus colloids)是一种由两个不同的半球组成的粒子,是一种典型的合成材料,由于具有破缺对称的性质,它们拥有自我推动的能力。”

由于杰纳斯胶体(Janus colloids)的两侧有着不同的性质,一边带正电荷,另一边带负电荷。在“破缺对称”的作用下,当该胶体暴露在电场中时,粒子所带电荷便会产生变化,在不同的胶体间产生静电作用。这意味着,有些粒子会彼此相斥,有些会彼此相吸,还有一些会保持中立状态。这样一来,这些圆球就自动组合成了某种形状,如一根链条、一个大圆球、或者聚成一簇。而在我们肉眼看起来,就成了一种有规律的排列。

不过,目前为止,研究人员仅用计算机模型和一个简单的二维杰纳斯胶体系统对其进行过测试。对此,研究人员表示,希望能尽快研发出该材料的三维原型,以便研究该材料有哪些实际用途。

研究团队希望,他们的研究成果在将来能够应用于医学领域中,达到提升药物作用的效果。在他们的愿景里,药物会被置于他们研究出的材料中,自动到达身体里最需要相关药物的部位,更精确地将药物送达人体中的指定地点。此外,他们也想通过这种材料制造出类似磁力机器人的设备。这种材料或许也可以用来打造自动成型的机器人,它们虽然以单台机器的形式存在,但行动起来却整齐划一,甚至能成为一支军队。

将来我们或许能利用这种材料,打造出一支无所畏惧,思想统一的机器人军队。

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