ساخت ریزربات‌های میلی‌متری پرنده با استفاده از امواج فراصوت

دانشمندان موفق به ابداع نسل جدیدی از ریزربات‌ها شده‌اند که بدون نیاز به هیچ‌گونه موتور الکتریکی یا قطعه مکانیکی پیچیده، قادر به حرکت، تغییر مسیر و حتی پرواز هستند. این فناوری انقلابی که بر پایه امواج صوتی استوار است، مرزهای مهندسی در ابعاد میلی‌متری را جابه‌جا کرده است.

بازگشت به قرن نوزدهم؛ از کوک ساز تا حرکت ربات‌ها

پژوهشگران در این پروژه از اصل تشدید هلمهولتز بهره گرفته‌اند؛ پدیده‌ای که نخستین بار در سال ۱۸۵۶ توسط هرمان فون هلمهولتز برای تنظیم سازهای موسیقی مطالعه شد. در این مدل جدید، حفره‌های بسیار ظریفی در ساختار ربات‌ها تعبیه شده که با دریافت فرکانس‌های خاص، دچار ارتعاش می‌شوند.

این ارتعاش باعث ایجاد جریان هوای موضعی می‌شود که نیروی لازم برای جابه‌جایی را فراهم می‌کند. سلمن ساکار، از پژوهشگران مؤسسه فناوری فدرال لوزان (EPFL)، معتقد است با استفاده از فرکانس‌های فراصوت، می‌توان این نیرو را با دقت بسیار بالا و بدون ایجاد آزار صوتی برای انسان متمرکز کرد.

تکنولوژی ساخت و مدل‌های آزمایشی

برای دستیابی به این دقت بی‌نظیر، دانشمندان از روش پیشرفته چاپ سه‌بعدی دو‌فوتونی استفاده کرده‌اند. این روش اجازه می‌دهد ساختارهای توخالی با هندسه بسیار پیچیده ساخته شوند که دقیقاً با معادلات فیزیکی تشدید همخوانی دارند.

انواع مدل‌های حرکت در مقیاس ریز

• مدل قایقی: استفاده از تشدیدگرها برای هدایت حرکت در سطح مایعات یا سطوح صاف.
• مدل ریزپرنده (موشکی): هدایت جریان هوا به سمت پایین برای ایجاد نیروی رانش رو به بالا.
• مدل بالگرد: استفاده از امواج صوتی برای چرخش پره‌های بسیار ریز و بلند شدن از زمین.

چرا این فناوری از موتورهای الکتریکی برتر است؟

موتورهای سنتی در ابعاد بسیار کوچک با محدودیت‌های فیزیکی جدی روبرو هستند؛ آن‌ها به آهنربا، سیم‌پیچ و محورهای مکانیکی نیاز دارند که کوچک‌سازی آن‌ها دشوار است. اما در مقابل، ریزربات‌های صوتی صرفاً از حفره‌های هندسی ساخته شده‌اند که هیچ قطعه متحرک خارجی ندارند.

"ما اصول طراحی این ایده را ارائه داده‌ایم؛ گام‌های بعدی شامل توسعه سامانه‌های کنترلی دقیق و ناوبری خودکار برای این ربات‌ها خواهد بود."

آینده روشن در کاربردهای زیست‌پزشکی

اگرچه این فناوری هنوز در مراحل اولیه است، اما پتانسیل‌های آن بی‌انتهاست. علاوه بر حرکت ربات‌ها، می‌توان از این اصل برای جابه‌جایی اجسام ریز بدون تماس یا ساخت سطوح هوشمند که با فرکانس‌های مختلف تغییر شکل می‌دهند، استفاده کرد. این قابلیت‌ها می‌توانند تحولی بزرگ در پزشکی و جراحی‌های میکروسکوپی ایجاد کنند.

در نهایت، این دستاورد علمی نشان می‌دهد که با بهره‌گیری از قوانین ساده فیزیک، می‌توان به راهکارهای بسیار پیچیده و پیشرفته در دنیای نانوتکنولوژی دست یافت.