纳米可折叠机器人
一个功能齐全的纳米级机器人需要电子电路、光伏、传感器和天线。但如果机器人需要移动，它必须能够弯曲。研究人员创造了微米级的形状记忆致动器，使原子级薄的二维材料能够将自身折叠成 3D 配置。他们所需要的只是一个快速的电压波动。并且一旦材料弯曲，即使移除电压，它也能保持其形状。
想象一下，一百万个制造的微型机器人从晶片中释放出来，它们将自己折叠成形状，自由爬行，执行任务，甚至组装成更复杂的结构。机器人的形状记忆执行器可以带电压驱动并保持弯曲形状。
致动器可以以小于一微米的曲率半径弯曲——任何电压驱动致动器的最高曲率一个数量级。这种灵活性很重要，因为微型机器人制造的基本原则之一是机器人尺寸取决于各种附件可以折叠到多小。弯曲越紧，折叠越小，每台机器的占地面积也就越小。同样重要的是，这些弯曲可以由机器人保持，从而最大限度地降低功耗——这一特性对于微型机器人和机器尤其有利。
这些设备由一层纳米薄的铂层组成，上面覆盖着钛或二氧化钛薄膜。几块二氧化硅玻璃刚性面板位于这些层之上。当向致动器施加正电压时，氧原子被驱动进入铂并与铂原子交换位置。这个称为氧化的过程会导致铂在惰性玻璃面板之间的接缝的一侧膨胀，从而将结构弯曲成预先指定的形状。即使在移除电压后，机器也可以保持这种形状，因为嵌入的氧原子会聚在一起形成屏障，从而防止它们扩散出去。
通过向设备施加负电压，研究人员可以去除氧原子并迅速将铂恢复到原始状态。通过改变玻璃面板的图案——以及铂金是暴露在顶部还是底部——他们可以创造出一系列由山脉和山谷褶皱驱动的折纸结构。
这些微小的层大约有 30 个原子厚，而一张纸可能有 100,000 个原子厚。这些机器会在 100 毫秒内自行折叠。它们还可以将自己展平和重新折叠数千次。而且它们只需要一伏电压即可获得生命。
该团队目前正在努力将形状记忆执行器与电路集成，以制造具有可折叠腿的步行机器人以及通过向前起伏移动的片状机器人。这些创新有朝一日可能会催生出可以清除人体组织细菌感染的纳米机器人、可以改变制造业的微型工厂，以及比现有设备小十倍的机器人手术器械。
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