Ученые создали каталитический «ковер-самолет»
Вдохновленные свойствами волшебного ковра из арабских сказок, исследователи из Питтсбургского университета использовали каталитические реакции для получения двумерных, меняющих форму листов, способных самостоятельно двигаться в жидкости с реактантом.
Результаты исследования представлены в Science Advances. Команда включала профессора Анну Балаж (главный исследователь), Абхраджита Ласкара (ведущий автор) и Олега Шкляева (соавтор) сообщает eurekalert.org.
«Химики давно пытались создать неживой объект, самостоятельно движущийся в среде, в ответ меняющей его форму. Такая структура могла бы выполнять абсолютно новые задачи, вроде захвата других предметов, — объяснила доктор Балаж. – В прошлом исследователи создавали химически активные накладки на поверхностях, способных генерировать поток жидкости. Но он не влиял на положение или форму изделия. В лаборатории мы смоделировали сферические и прямоугольные частицы, способные самостоятельно двигаться в заполненной жидкостью микрокамере. Теперь мы усовершенствовали эту систему».
Ученые добавили химическую реакцию, активирующую движение жидкости, одновременно перемещающей гибкий объект и меняющий его форму. Процесс протекает автономно. Добиться успеха группе позволило каталитическое покрытие, нанесенное на лист, толщиной с человеческий волос. Ученые также добавили реактанты в окружающую структуру жидкость, заставив ее двигаться и менять форму.
«Как нам известно, это – первый случай нанесения катализаторов на двумерные листы для превращения их в мобильные 3D-объекты», — сказала Балаж.
Меняя материалы на объекте и в жидкости, группа создала полезный каскад каталитических реакций, где одно вещество, распадаясь, превращается в реактант для следующего этапа. листы в опытах могли оборачиваться вокруг предметов, совершать маховые движения и обходить препятствия на поверхности.
«Микрожидкостное устройство с этими структурами теперь может выполнять важные функции, вроде переноски груза или захвата мягких, деликатных объектов, — сказала доктор Балаж. – Эти гибкие микромашины легко превращают химическую энергию в спонтанную реконфигурацию и движения, позволяющие им выполнять ряд полезных задач».
Исследователи намерены продолжить экспериментировать с разными формами и составом изделия, программируя его на различные процессы. Они также рассмотрят возможность производства многослойных структур. Авторы уверены, что система может лечь в основу нового поколения мягких роботов.
