Похожие статьи
Международной группой ученых под руководством исследователей из Кластера новаторских исследований RIKEN (CPR) разработана система для создания дистанционно управляемых тараканов-киборгов, оснащенных крошечным беспроводным модулем управления, который питается от батареи, соединенной с солнечным элементом. Несмотря на механические устройства, ультратонкая электроника и гибкие материалы позволяют насекомым свободно передвигаться. Эти достижения, опубликованные в научном журнале npj Flexible Electronics, помогут сделать использование насекомых-киборгов практической реальностью.
Исследователи уже пытались создать насекомых-киборгов — наполовину насекомых, наполовину машин — для проверки опасных зон или мониторинга окружающей среды. Однако для их практического использования необходимо, чтобы манипуляторы могли управлять ими дистанционно в течение длительных периодов времени. Для этого нужно беспроводное управление их ножными сегментами, питающимися от крошечной перезаряжаемой батареи.
Поддержание надлежащего уровня заряда батареи является основополагающим фактором — никто не хочет, чтобы по улицам разгуливала внезапно вышедшая из-под контроля команда тараканов-киборгов. Хотя можно создать док-станции для подзарядки батареи, необходимость возвращаться и подзаряжать батарею может нарушить выполнение трудоемких задач. Поэтому лучшим решением является встроенный солнечный элемент, который может постоянно обеспечивать заряд батареи.
Все это легче сказать, чем сделать. Чтобы успешно интегрировать эти устройства в таракана с ограниченной площадью поверхности, исследовательской группе потребовалось разработать специальный рюкзак, ультратонкие органические модули солнечных батарей и систему сцепления, которая удерживает оборудование в течение длительного времени, позволяя при этом двигаться естественным образом.
Под руководством Кенджиро Фукуда, RIKEN CPR, команда экспериментировала с мадагаскарскими тараканами, длина которых составляет около 6 см. Они прикрепили беспроводной модуль управления ногами и литий-полимерный аккумулятор к верхней части грудной клетки насекомого, используя специально разработанный рюкзак, который был смоделирован по образцу тела таракана. Рюкзак был напечатан на 3D-принтере из эластичного полимера и идеально соответствовал изогнутой поверхности таракана, что позволило жесткому электронному устройству оставаться стабильно закрепленным на грудной клетке в течение более чем месяца.
Ультратонкий модуль органических солнечных батарей толщиной 0,004 мм был закреплен на спинной стороне брюшка.
«Закрепленный на теле ультратонкий модуль органических солнечных батарей достигает мощности 17,2 мВт, что более чем в 50 раз превышает мощность современных устройств для сбора энергии на живых насекомых», — рассказывает Фукуда.
Ультратонкий и гибкий органический солнечный элемент и способ его крепления к насекомому оказались важными для свободы передвижения. Тщательно изучив естественные движения таракана, исследователи поняли, что брюшко меняет форму, а части экзоскелета перекрываются. Чтобы учесть это, они чередовали липкие и нелипкие участки на пленках, что позволяло им изгибаться, но оставаться прикрепленными. Когда тестировались более толстые пленки солнечных батарей или когда пленки были прикреплены равномерно, тараканам требовалось в два раза больше времени, чтобы пробежать то же расстояние, и им было трудно выпрямиться, когда они лежали на спине.
Как только эти компоненты были встроены в тараканов, вместе с проводами, стимулирующими сегменты ног, новые киборги были протестированы. Батарея заряжалась псевдосолнечным светом в течение 30 минут, и животных заставляли поворачиваться влево и вправо с помощью беспроводного пульта дистанционного управления.
Фото Кластера новаторских исследований RIKEN (CPR)
Ведущий автор рубрик «здоровье», «общество», «наука». Считаю, что журналист должен тщательно проверять информацию. А если ошибка все же произошла, нужно ее признать и извиниться.
