新型微型液体机器人：只要有“食物”就能连续自主地运转

导读：当你想到机器人时，脑海中可能会出现R2-D2或C-3PO的形象。但机器人能提供的不仅仅是大屏幕上的娱乐。

当你想到机器人时，脑海中可能会出现R2-D2或C-3PO的形象。但机器人能提供的不仅仅是大屏幕上的娱乐。实际上在实验室里，机器人系统可以通过执行重复性任务和处理恶劣的化学品来提高安全性和效率。但在机器人能够开始工作之前，它需要能量--通常来自电力或电池。然而，即使是最复杂的机器人也会耗尽能量。

多年来，科学家们一直想制造一个可以自主和连续工作而不需要电力输入的机器人。

现在，正如《Nature Chemistry》最近报道的那样，美能源部劳伦斯伯克利国家实验室和马萨诸塞大学阿默斯特分校的科学家们已经证明了这一点--通过“水上行走”的液体机器人。这个机器人像微型潜水艇一样可以潜入水底取回珍贵的化学品，然后浮出水面并一次又一次地将化学品送上岸。

该技术是第一个无需电力就能连续运行的自供电的水基机器人。它具有作为自动化化学合成或药物输送系统的潜力。

这项研究的论文高级作者Tom Russell说道：“我们已经打破了设计一个液体机器人系统的障碍，该系统可以通过使用化学来控制物体的浮力而自主运行。”据悉，Russell是马萨诸塞大学阿默斯特分校的客座科学家和聚合物科学与工程教授，负责领导伯克利实验室材料科学部的自适应界面组合向液体结构化项目。

Russell表示，这项技术大大推进了被称为“液体机器人”的机器人设备家族。在之前的研究中，其他研究人员也有展示了可以自主执行任务的液体机器人，但只有一次；一些液体机器人虽然可以连续执行任务但需要电力来继续运行。相比之下，“我们不必提供电能，因为我们的液体机器人可以从周围的介质中以化学方式获得动力或‘食物’，”Russell解说道。

通过在伯克利实验室材料科学部的一系列实验，Russell和第一作者Ganhua Xie了解到，“喂食”液体机器人的盐使液体机器人比它们周围的液体溶液更重或更密。

伯克利实验室分子铸造厂的共同研究者Paul Ashby和Brett Helms进行的其他实验则揭示了液体机器人如何来回运输化学品。

由于液体机器人的密度比溶液大，所以它们--看起来像小的开口袋，直径只有2毫米--会聚集在溶液的中间，在那里它们充满了选定的化学物质。这引发了一个反应，进而产生了氧气泡，就像小气球一样将液体机器人提升到表面。

另一个反应则是将液体机器人拉到一个容器的边缘，在那里它们会“降落”并卸下它们的货物。

液态机器人可以来回走动，就像时钟的钟摆一样，只要系统中有“食物”就可以连续运行。

根据配方，一系列的液体机器人可以同时执行不同的任务。如一些液体机器人可以检测环境中不同类型的气体，而另一些则对特定类型的化学品作出反应。这项技术还可能让自主、连续的机器人系统能为临床应用或药物发现和药物合成应用筛选小型化学样品。

Russell和Xie接下来计划研究如何将该技术扩展到更大的系统并探索它将可以在固体表面上工作的方式。