توسعه موتور جدید با فلز مایع: انقلابی در رباتیک و الکترونیک انعطاف‌پذیر

در یک پیشرفت علمی چشمگیر، محققان دانشگاه نیو ساوت ولز استرالیا موفق به توسعه نوع جدیدی از موتور شده‌اند که به جای اتکا به قطعات جامد سنتی، از یک قطره فلز مایع برای ایجاد چرخش بهره می‌برد. این نوآوری می‌تواند زمینه‌ساز انقلابی در حوزه‌هایی نظیر رباتیک انعطاف‌پذیر، الکترونیک تاشو و دستگاه‌های پزشکی باشد و افق‌های جدیدی را در مهندسی و فناوری بگشاید.

موتوری با مکانیزم کاملاً نوین

این موتور پره‌دار، که جزئیات آن در مجله «npj Flexible Electronics» منتشر شده، بر اساس یک اصل کاملاً جدید عمل می‌کند. برخلاف موتورهای متداول که از کویل‌ها یا آهنرباهای جامد استفاده می‌کنند، چرخش در این موتور توسط جریان‌های گردابی درون یک قطره فلز مایع ایجاد می‌شود. این قطره در محلول الکترولیت قرار گرفته و پالس‌های جریان الکتریکی از آن عبور می‌کنند.

نقش فلز مایع و پدیده مارانگونی

قطره فلز مایع، که از آلیاژ گالیوم-ایندیوم تشکیل شده است، به عنوان عنصر اصلی و فعال موتور عمل می‌کند. میدان الکتریکی ایجاد شده در داخل این قطره، پدیده‌ای به نام مارانگونی را به وجود می‌آورد. این پدیده شامل گرداب‌هایی است که باعث چرخش روتور مسی می‌شوند. برای حفظ عملکرد موتور، جریان الکتریکی به صورت دوره‌ای قطع می‌شود تا محلول قلیایی بتواند لایه اکسید تشکیل شده روی سطح قطره را حل کند.

پریانک کومار، مهندس شیمی و رهبر این پروژه از دانشگاه نیو ساوت ولز، تأکید کرد: «ما از جریان‌های فلز مایع برای دستیابی به چرخش بدون تکیه بر هیچ قطعه متحرک مرسومی استفاده می‌کنیم. طراحی ساده، جمع و جور و ذاتاً انعطاف‌پذیر است و سرعت‌هایی تا ۳۲۰ دور در دقیقه را ارائه می‌دهد. موتور ما استاندارد جدیدی را برای درایوهای فلز مایع تعیین می‌کند. این ثابت می‌کند که فلزات مایع می‌توانند چرخش ایجاد کنند و در را به روی کلاس کاملاً جدیدی از موتورها باز می‌کند.»

کاربردهای گسترده در آینده

موتورهای فلز مایع می‌توانند به ویژه در حوزه‌هایی که اجزای سفت و سخت سنتی با محدودیت مواجه هستند، بسیار مفید واقع شوند. به عنوان مثال:

• رباتیک انعطاف‌پذیر: ربات‌هایی که نیاز به خم شدن، کشیده شدن یا جمع شدن برای دسترسی به فضاهای تنگ دارند، می‌توانند از این موتورها بهره‌مند شوند. این انعطاف‌پذیری امکانات جدیدی در طراحی این گونه ربات‌ها ایجاد می‌کند.
• الکترونیک تاشو: قابلیت سازگاری و انعطاف‌پذیری این موتورها می‌تواند در توسعه دستگاه‌های الکترونیکی تاشو و منعطف کاربرد داشته باشد.
• ابزارهای دقیق و ایمپلنت‌های زیست‌پزشکی: در محیط‌های محدود یا حساس، مانند بدن انسان، که نیاز به حرکت مستقل و یکپارچه است، موتورهای فلز مایع می‌توانند راه‌گشا باشند.

سادگی و سازگاری این موتورها به مهندسان این امکان را می‌دهد که ماشین‌هایی را توسعه دهند که پیش از این غیرممکن به نظر می‌رسیدند و مرزهای فناوری را جابجا کنند.