마이크로스케일 로봇이 3D 모양으로 접히고 기어다닙니다.

코넬 대학 연구진은 크기가 1mm도 안 되는 초소형 로봇을 개발했습니다. 이 로봇은 2차원 육각형 "메타시트"로 인쇄됐지만, 전기를 흘려주면 미리 프로그래밍된 3차원 모양으로 변형돼 기어다닐 수 있습니다.

로봇의 다재다능함은 오리지미의 사촌인 키리가미를 기반으로 한 새로운 디자인 덕분인데, 오리지미의 재료를 잘라 접고, 펼치고, 움직일 수 있게 했습니다.

해당 팀의 논문 "전자적으로 구성 가능한 미세 메타시트 로봇"은 9월에 출판되었습니다.

11 Nature Materials에 게재되었습니다. 이 논문의 공동 저자는 박사후 연구원 Qingkun Liu와 Wei Wang입니다.

이 프로젝트는 물리학 교수인 이타이 코헨이 이끌었습니다. 그의 연구실은 이전에 사지를 작동시키고, 인공 섬모를 통해 물을 펌핑하고, 자율적으로 걷는 마이크로로봇 시스템을 생산했습니다.

어떤 의미에서 키리가미 로봇의 기원은 "모양을 바꿀 수 있는 생물"에서 영감을 받았다고 류는 말했습니다.

"하지만 사람들이 로봇을 만들 때, 일단 제작되면 팔다리를 움직일 수는 있지만 전체적인 모양은 보통 고정되어 있습니다. 그래서 우리는 메타시트 로봇을 만들었습니다. '메타'는 메타물질을 뜻하는데, 이는 재료에 기계적 동작을 부여하기 위해 함께 작동하는 많은 구성 요소로 구성되어 있다는 것을 의미합니다."

로봇은 약 100개의 실리콘 이산화물 패널로 구성된 육각형 타일링으로, 이 패널은 200개 이상의 작동 힌지를 통해 연결되어 있으며, 각 힌지는 두께가 약 10나노미터입니다.

외부 전선을 통해 전기 화학적으로 활성화되면 힌지는 산과 계곡 주름을 형성하고 패널을 펼치고 회전시켜 로봇이 커버리지 영역을 변경하고 최대 40%까지 국부적으로 확장 및 수축할 수 있도록 합니다. 활성화된 힌지에 따라 로봇은 다양한 모양을 채택하고 잠재적으로 다른 물체 주위를 감싼 다음 평평한 시트로 다시 펼칠 수 있습니다.

코헨의 팀은 이미 메타시트 기술의 다음 단계를 고려하고 있습니다.

그들은 유연한 기계 구조와 전자 제어 장치를 결합하여 자연에서는 결코 불가능할 특성을 지닌 초고응답 "탄성" 재료를 창조할 것으로 예상합니다.

응용 분야는 재구성 가능한 마이크로 머신부터 음속이 아닌 거의 빛의 속도로 충격에 반응할 수 있는 소형 생체 의료 기기 및 재료까지 다양합니다.

"각 개별 빌딩 블록의 전자 장치는 빛으로부터 에너지를 수확할 수 있기 때문에, 다양한 자극에 프로그램된 방식으로 반응하도록 재료를 설계할 수 있습니다. 이러한 재료는 자극을 받으면 변형되는 대신 '도망가거나' 경험했던 것보다 더 큰 힘으로 밀어낼 수 있습니다." 코헨은 말했습니다. "우리는 이러한 활성 메타물질, 즉 이러한 탄성 재료가 자연 세계에서 가능한 것을 초월하는 물리적 원리에 의해 지배되는 새로운 유형의 지능형 물질의 기반을 형성할 수 있다고 생각합니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/09/240911142047.htm