光动力水凝胶发射器

Josiah02

一个国际机械工程师团队开发出了一种所谓的断裂驱动、功率放大的水凝胶发射器。他们在《自然材料》杂志上发表了他们的发现。
在机器人技术中，有些任务需要快速推进，例如跳跃、弹射材料，甚至将材料从一个地方弹射到另一个地方。这些任务通常是通过制造预先储存能量并释放能量的机器人来实现的，就像弹簧一样。
这些机器人大多使用化学或弹性能，但这些能源存在局限性，主要是因为能量低。在这项新研究中，研究人员开发了一种基于新型推进源的发射器​​，这种推进源具有更大的能量。
研究人员注意到，喷射式黄瓜植株采用快速液体汽化触发系统，在种子成熟时将其喷射出来——它会随着时间的推移逐渐在内部积聚压力，然后突然释放，迫使种子飞向空中。受到启发，他们决定制作自己的版本。
经过多次尝试和努力，他们发现将一块石墨烯嵌入水凝胶圆盘中非常适合这项任务。向圆盘发射激光会加热石墨烯，进而加热水凝胶中密封的水，将其转化为蒸汽。最终，出现断裂点，蒸汽从圆盘底部的中心点释放出来。这使得整个圆盘射向空中。
在他们的实验中，该圆盘的直径为 7 毫米，厚度为 3 毫米。测试表明，它能够将自身发射到空中 1.93 厘米。该团队声称，它的表现优于所有其他类型的发射器/跳跃器。
该团队认为他们的发射器可以用于多种用途，包括深层组织取样。他们测试了发射器，方法是将其保持静止，让蒸汽从底部喷涌而出，将种子与 RFID 设备一起推入土壤，从而形成一个智能苗床。他们还指出，更大的圆盘可以用于弹道武器应用。
更多信息： Xin Wang 等，水凝胶发射器中的断裂驱动功率放大，Nature Materials (2024)。DOI ：10.1038/s41563-024-01955-4
期刊信息： 自然材料