比發(fā)絲還小的機器人“大軍”來了，10厘米晶圓能造100萬個

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1959年，著名物理學(xué)家理查德·費曼曾預(yù)言，人類未來可以“吞下外科醫(yī)生”。

　　費曼說的可不是“醫(yī)鬧”，而是把微型機器人注射到人體內(nèi)，通過血管到達指定位置進行手術(shù)。

　　今天，我們離這個美好的夢想又近了一步。

　　來自康奈爾大學(xué)的團隊發(fā)明了一個只有草履蟲大小的微型機器人，登上了今天的Nature雜志。

　　這款機器人的厚度約5微米、寬約40微米、長度范圍從40到70微米。肉眼無法看見，只能靠顯微鏡來觀察，可被輕松吸入注射器中。

　　通過激光的照射控制，機器人交替擺動前后腿，在液體中游動。

　　因為它體積小、方便大批量制造，科學(xué)家甚至能一次能釋放出上千個這樣的機器人，組成一支“大軍”。

　　十多年來，科學(xué)家們一直在開發(fā)能在液體中游動的微型機器人，有的甚至比康奈爾大學(xué)造出的機器人更小、更快。

　　那么這項新工作為何如此特別呢？

　　首先，是因為它用了與制造芯片相同的工藝技術(shù)。一個4英寸（約10厘米）的晶圓就能生產(chǎn)超過100萬個機器人。

　　△微型機器人結(jié)構(gòu)圖（圖片來自康奈爾大學(xué)）

　　其次，就是它特殊的推進裝置，將能源和機器人分開。

　　每個機器人由以下兩部分組成：一個硅光伏材料制成的簡單電路，以及四個電化學(xué)致動器制成的腿部。

　　研究人員使用原子層沉積和光刻技術(shù)，用只有幾十個原子厚的鉑構(gòu)造了支腿，鉑的一側(cè)被一層惰性鈦覆蓋。

　　當(dāng)對鉑施加正電時，周圍溶液中帶負電荷的離子將吸附到暴露的表面上，以中和電荷。這些離子迫使裸露的鉑膨脹，令其彎曲。

　　條帶的超薄特性讓腿部能急劇彎曲而不會斷裂。

　　為了幫助控制3D肢體運動，研究人員在條帶端部加上了剛性聚合物面板。面板之間的間隙相當(dāng)于膝蓋或腳踝，從而使腿部以受控方式彎曲來運動。

　　機器人運動的能源和信號都來自外部的激光。

　　機器人的前后腿由兩組不同的光電池控制，當(dāng)光電池被激光照射時，就會在腿上施加電壓。通過控制在兩組光電池之間來回切換激光，就可以控制機器人行走。

　　研究人員說，只需要產(chǎn)生200微伏電壓、10納瓦功率即可驅(qū)動，所以推進裝置的效率很高，比通過化學(xué)能供電的機器人效率高100萬倍。

　　論文通訊作者Itai Cohen教授說，雖然這些機器人的功能很原始，不夠快也沒有什么計算能力，但是卻為微型機器人智能化打開了大門。

　　因為它使用了芯片制造工藝，可以快速批量生產(chǎn)，未來還有可能在上面加工出集成電路。

　　微型機器人想象空間還很大，正如Nature給它的評價：微型動作裝置加上亞毫米級電路板、傳感器，無疑讓我們離費曼的愿景更近了。