纳米和微米哪个大一些,纳米和微米哪个大

  

  1966年,一部领先的科幻电影颠覆了很多人的想象。这个故事名为《神奇旅程》(奇幻之旅),讲述了人被缩小到微观大小,被送到一位受伤的科学家那里,修复他的大脑。   

  

  快进到21世纪,微型机器人不再是科幻小说中的想象。机器人通常是指执行某些任务的机器,从宠物的大小到用于执行繁重家务的大型设备。   

  

  近年来,微型机器人和纳米机器人也成为研究的热点。这些“小家伙”可以在体内自由活动,相互交流,执行工作,甚至在完成任务后崩溃。许多科学家认为这类微型机器人有朝一日将对我们生活的方方面面产生重要影响.   

  

  微型机器人的挑战   

  

  可想而知,要把机器人小型化到微米和纳米尺度,绝对不是一件简单的事情,其中两项关键挑战是运动和动力.   

  

  我们根本不可能在这些“小家伙”身上安装齿轮或者电池。目前,还没有足够的电池技术用于这种机器人的储能。这意味着这些机器人要么电力寿命短,要么需要系绳或某种无线能源。   

  

  很多机器人会采用游泳策略,以化学方式驱动,或者以磁场或其他能量(包括光、热或电)作为外部动力。例如,一组研究小组开发了“纳米火箭”,它可以在胃或胃肠道中利用胃液作为燃料来推进自己,留下一串气泡。   

  

  尽管如此,该领域仍在寻找可以更长时间供应能量、无需技术人员干预而独立运行的新能源。   

  

  最近,斯坦福大学的一个研究小组在开发7.8毫米宽的折纸机器人方面取得了里程碑式的进展。他们开发了一个名为"毫米机器人"的概念验证原型。   

  

  “毫米机器人”运动示意图。(图//泽、q等)   

  

  这个机器人利用克雷斯林折纸的折叠和展开来滚动、翻转和旋转。通过磁场的无线操作,机器人可以在狭窄的空间内移动,并改变其形状,以完成任务。预计未来将应用于各种医疗领域,如疾病诊断、药物输送甚至外科手术。   

  

  群体合作与自我毁灭   

  

  通常,我们并不指望微型机器人会“单打独斗”。一般几百个单位会合作完成一项工作。他们可以聚集成一个团队,合作完成集体行动。   

  

  此外,它们微小的体型也限制了它们无法携带和驱动成熟的“人造大脑”。这些机器人上安装的计算硬件暂时还不能带来比“拍打左翼”更复杂的能力,也不能完全自主工作。也就是说,有些微型机器人可能知道如何扇动翅膀,但没有能力决定自己要去哪里。   

  

  通常,科学家需要在群体运动规划和机器学习的帮助下灌输去中心化的通信,以形成一种群体智能.   

  

  同时,不难想象,没有人希望一群纳米机器人在完成特定任务后留在自己体内,无论是手术还是药物输送。即使不进入体内,我们也不希望在室外监控的机器人最后对环境造成负面影响。   

  

  因此,科学家们也在用这种方法研究寻找合适的可降解材料制造机器人.它们在患者体内停留有限的时间,一旦任务完成就会被清除并消失。   

  

  不断尝试,前景广阔。   

  

  目前,世界上许多大学和研究所的顶级实验室已经开始尝试各种微型机器人。   

  

  RoboBee(机器蜜蜂)   

  

  (图片/哈佛大学Wyss研究所)   

  

  这是一个受蜜蜂生物特性启发的机器人。它几乎有一便士硬币那么大,未来有望用于作物授粉、搜救任务、监视以及天气和气候监测。这个机器人模型是由一个小的电绳驱动和控制的。   

  

  RoboFly(机器苍蝇)   

  

  (图片//华盛顿大学)   

  

  RoboFly和RoboBee很像。它比牙签稍微重一点,和真正的苍蝇差不多大,由对准它身体的激光束驱动。科学家希望它最终可以用于寻找气体泄漏点,从射频信号中获取能量,或者使用微型电池作为电源。   

  

  Micro-scallops(微型扇贝)   

img.php?k=纳米和微米哪个大一些,纳米和微米哪个大4.jpg">(图/ALEJANDRO POSADA/MPI-IS)

  

一个机械扇贝只有几分之一毫米那么小。它们由外部磁场驱动,是一种用来在血液内或眼睛周围导航的原型机,并期待在未来应用在医疗中。

  

前面提到的“纳米火箭”是第一个在活体小鼠模型中测试的人造微型电机。如今,更多的实验室正在活体动物中测试他们的技术。

  

许多科学家相信,将来在技术更成熟时有望进行更多临床试验。这些微型机器人在未来将拥有非常广阔的应用前景。

  

参考来源:

  

https://theconversation.com/five-of-the-worlds-tiniest-robots-184790

  

https://wyss.harvard.edu/technology/robobees-autonomous-flying-microrobots/

  

https://spectrum.ieee.org/the-tiny-robots-will-see-you-now

  

https://www.nature.com/articles/s41467-022-30802-w

相关文章