Nhóm chuyên gia chế tạo robot lỏng hoạt động liên tục không cần điện

Robot tí hon với đường kính 2mm có thể lấy năng lượng từ môi trường xung quanh, sau đó tự động thu thập và vận chuyển hóa chất.

Các robot lỏng đường kính 2 mm chìm trong dung dịch và vận chuyển hóa chất qua lại. (Video: Ganhua Xie/Tom Russell/Berkeley Lab)

Robot cần năng lượng để hoạt động, thường là pin hoặc một nguồn điện. Kể cả những robot tiên tiến nhất cũng có thể cạn kiệt năng lượng. Suốt nhiều năm qua, các nhà khoa học vẫn mong muốn tạo ra một robot có thể chạy tự động và liên tục mà không cần nguồn điện.

Nhóm chuyên gia tại Khoa Năng lượng thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley (LBNL) và Đại học Massachusetts Amherst chế tạo mẫu robot lỏng giống tàu ngầm tí hon với khả năng lặn dưới nước để thu thập những hóa chất quý giá, sau đó nổi lên để vận chuyển chúng vào bờ, lặp đi lặp lại nhiều lần, SciTechDaily hôm 3/1 đưa tin. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature Chemistry.

Đây là robot lỏng và tự cung cấp năng lượng đầu tiên có thể chạy liên tục mà không cần điện. Nó có tiềm năng trở thành hệ thống vận chuyển thuốc hoặc tổng hợp hóa chất tự động.

"Chúng tôi đã phá vỡ rào cản trong việc thiết kế một hệ thống robot lỏng có thể vận hành tự động bằng cách ứng dụng hóa học để kiểm soát độ nổi của một vật thể", Tom Russell, giáo sư kỹ thuật và khoa học polymer tại Đại học Massachusetts Amherst, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.

Robot này có tiềm năng trở thành hệ thống vận chuyển thuốc hoặc tổng hợp hóa chất tự động.

Trước đây, các nhà nghiên cứu khác đã cho robot lỏng tự động làm nhiệm vụ nhưng chỉ được một lần. Một số robot lỏng có thể tiến hành nhiệm vụ liên tục nhưng cần điện để duy trì hoạt động. Trong khi đó, nhóm nghiên cứu của Russel không cần cung cấp điện vì robot của họ lấy năng lượng hay "thức ăn" từ môi trường xung quanh nhờ ứng dụng hóa học.

Qua hàng loạt thí nghiệm tại Bộ phận Khoa học Vật liệu thuộc LBNL, Russell và Ganhua Xie, một thành viên khác của nhóm nghiên cứu, nhận thấy việc cho robot lỏng "ăn" muối giúp chúng trở nên nặng hay đặc hơn so với môi trường dung dịch xung quanh. Các thí nghiệm bổ sung của hai chuyên gia Paul Ashby và Brett Helms tại LBNL giúp hé lộ cách robot lỏng vận chuyển hóa chất qua lại.

Robot lỏng trông giống những chiếc bao tải tí hon với đường kính chỉ 2 mm. Vì đậm đặc hơn dung dịch xung quanh, chúng tụ tập ở vùng trung tâm và thu gom một số hóa chất chọn lọc. Điều này kích hoạt một phản ứng tạo ra các bong bóng oxy giống như bóng bay nhỏ nhấc robot lên bề mặt. Một phản ứng khác đưa robot đến rìa lọ nước. Tại đó, chúng "cập bến" và dỡ hàng. Robot lỏng di chuyển qua lại như quả lắc đồng hồ và có thể hoạt động liên tục, miễn là còn thức ăn.

Tùy thuộc vào công thức cấu tạo, các robot lỏng có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau cùng lúc. Ví dụ, một số robot có thể phát hiện các loại khí khác nhau trong môi trường, số khác lại phản ứng với những hóa chất nhất định. Trong thời gian tới, Russell và Xie dự định nghiên cứu cách tăng quy mô robot cho những hệ thống lớn hơn và tìm hiểu xem chúng hoạt động ra sao trên bề mặt cứng.