最小的机器人会比蚂蚁还小吗?

在《西游记》里,孙悟空为逼铁扇公主交出芭蕉扇,变成一只虫子钻进了她的肚子,上蹿下跳,疼得铁扇公主不得不就范。

人能变这么小吗?当然不能,但机器人可以呀!

它们不仅能像虫子这么小,纳米机器人甚至能比蚂蚁还要小很多。

今天,我们能制备的最小机器人长度只有几百纳米。

几百纳米到底有多小呢?

一个三年级的同学身高大约1.3米,而地球的平均直径大约有13000000米。如果把纳米机器人和这位同学同时放大,当纳米机器人放大到这位同学原来那么大时,这位同学的身高就已经接近地球直径啦!

这么小的机器人能用来做什么?

用处可多了!纳米机器人可以去很多人类去不了的地方,比如钻进我们的身体里。不过,它们进去可不是干坏事啊!

医生们把药通过特殊材料(如水凝胶)放在纳米机器人上,纳米机器人就可以像送快递一样,把药送到人体有创伤的部位,从而进行治疗。

纳米机器人可不光能当“快递员”,它们还是“小医生”呢。它们在人体里可以像小电钻一样,把体内的“坏”细胞去除。

你可能会说,这么小的机器人,厉害是厉害,可要是来一阵风一吹不就不见踪影了?

纳米机器人“神”就“神”在这儿了!别看它们小,但是特别有“主见”和“骨气”,不会“随波逐流”,能控制住方向。

它们是怎么做到的呢?其实很简单,“喂饱”它们就行!

纳米机器人也“吃”东西?“吃”什么?这就不得不先说一下制备纳米机器人的材料了。

纳米机器人通常由两种或两种以上不同的材料制成,包括金属材料(铂等)、生物医用材料(水凝胶等)、磁性材料(铁等)、热致形变材料(二氧化钒等)、光致形变材料(液晶等)等。

根据制备材料的不同,科学家们给纳米机器人喂不同的“食物”,就能让它们控制住方向了。

最小的机器人会比蚂蚁还小吗?

比如,给有磁性的纳米机器人“投喂”吸铁石,它就会朝着吸铁石的方向前行。通过控制吸铁石的位置,我们就可以控制机器人的走向啦!

纳米机器人还“吃”很多别的“食物”,比如光、电、热、液体、声波、化学燃料等。

虽然在“食物”的“引诱”下,纳米机器人能动起来,但在十几年前,它们动作比较慢,而且只有线型和球型两种“外表”。

怎样才能让纳米机器人动得更快?当时身在德国的梅永丰博士一心想要解决这个问题。

“对于新鲜的事物,我向来没什么抵抗力”。梅永丰开始不断尝试,寻找办法。2008年的一天,梅永丰突然想到:火箭可以靠喷火上天,纳米机器人是不是也能像火箭那样靠内部的“燃料”来推动呢?

说干就干,梅永丰和他的伙伴们开始了一次又一次的实验。可是,要制备出一种全新的纳米机器人哪是一两天就能干成的呢。

“行百里者半九十”,每当梅永丰遇到困难时,他就这样给自己打气。“越接近成功越困难,越要坚持到最后。”他说。

最终,梅永丰和伙伴们发现,用催化剂铂材料来“吃”双氧水燃料,可以喷出氧气“泡泡”,这些“泡泡”就可以推动纳米机器人前进。就这样,世界上第一个纳米“火箭”机器人出现了,直接将纳米机器人的运行速度提高了5倍!

有了这一发明,梅永丰本可以在德国过着舒适的生活,但他还是回到了祖国,和团队成员一起为国家研究新的纳米机器人。

充满了好奇心的梅永丰总是能从身边、从大自然中得到启发。2021年他的目光被浮在水面的水黾吸引,于是,世界上第一个不需要“食物”,自己在水面上就能动起来的“水上漂”微型机器人在他们的实验室里出现了。

把这种机器人放在水里,一吸水它就可以自己动起来。更神奇的是,它吸饱便停止运动,干燥后就又可以再吸再动了。如此往复,实在是太厉害了。有了它,科学家们就可以更方便地检查水质,医生们也能把药物送到人体更复杂的部位了。

纳米机器人从无到有不过20年,未来的纳米机器人会是什么样的呢?希望到那时,看到这篇文章的你也能参与进来,一起见证纳米机器人的“千变万化”!

供稿单位:重庆市产学研合作促进会

作者:潘复生,中国工程院院士、重庆大学教授、重庆市科学技术协会主席

审核专家:毛弋,重庆市科学传播专家团首席专家,重庆电子工程职业学院教授

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